Question

6．如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器R规格为“20Ω，1A”，灯泡L标有“3.0V，1.5W”字样（不考虑灯丝电阻变化）．灯泡的正常工作的电流是0.5A．当变阻器的滑片向右移时，电压表示数将变小（填“变大”或“变小”），为了保证电路安全，滑动变阻器阻值变化的范围是3Ω～12Ω．

Answer 1

分析 根据P=UI的变形公式可知灯泡正常发光的电流；根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的变形公式求出灯泡的阻值；根据滑片向右接入电路阻值的变化，然后根据串联电路分压的规律可知电压表示数的变化；
当电路电流为灯泡的额定电流时，电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路的阻值最小，结合串联电路电压、电流规律以及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路最小阻值；
当电压表示数为3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大；根据串联电路电压规律以及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值．

解答 解：由P=UI可知，灯泡的额定电流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯丝的阻值：R_L=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（3V）^{2}}{1.5W}$=6Ω；
当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小；根据串联电路的分压规律可知，滑动变阻器两端电压减小，即电压表示数变小；
当电路中的电流等于灯泡的额定电流0.5A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以滑动变阻器两端电压：U_滑=4.5V-3V=1.5V；
由I=$\frac{U}{R}$可得：R_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最大}}$=$\frac{1.5V}{0.5A}$=3Ω；
当电压表示数为3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡两端电压：U_L′=4.5V-3V=1.5V；
电路中的最小电流：I_最小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{6Ω}$=0.25A；
由I=$\frac{U}{R}$可得：R_最大=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω，
故滑动变阻器接入电路的阻值范围：3Ω～12Ω．
故答案为：0.5；变小；3Ω～12Ω．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是根据灯泡的额定电流确定电路中的最大电流和电压表的最大示数确定电路中的最小电流，并且要知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．