Question

20．在如图电路中，电源两端电压U=9V保持不变，L为标有“6V 0.6A”的小灯泡（灯丝电阻不随温度变化），R为保护电阻．电压表量程为0V-3V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω．闭合开关S后，滑动变阻器滑片移至最左端时，小灯泡两端电压为6V，恰好正常发光．在保证电路各部分安全的条件下，电流表的最小示数是0.4A．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器、定值电阻R串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．滑动变阻器滑片移至最左端时，接入电路中的电阻为零，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出R的阻值，根据欧姆定律求出L的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数，然后与电压表的量程相比较确定电压表的最大示数，根据串联电路的电压特点求出灯泡和R两端的电压，利用电阻的串联和欧姆定律求出电路中的最小电流．

解答 解：由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器、定值电阻R串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．
滑动变阻器滑片移至最左端时，接入电路中的电阻为零，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且灯泡正常发光，
所以，R两端的电压：
U_R=U-U_L=9V-6V=3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑}+R}$=$\frac{9V}{10Ω+20Ω+5Ω}$=$\frac{9}{35}$A，
滑动变阻器两端的电压：
U_L=IR₂=$\frac{9}{35}$A×20Ω≈5V＞3V，
所以，当电压表的示数为3V时，电路中的电流最小，
此时灯泡与R两端的电压：
U_LR=U-U_滑=9V-3V=6V，
电路中的最小电流：
I_小=$\frac{{U}_{LR}}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{10Ω+5Ω}$=0.4A．
故答案为：0.4．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的灵活应用，关键是根据电压表的量程和滑动变阻器接入电路中的电阻最大时其两端的电压确定电路中的最小电流，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．