Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓恒定，小燈泡L上標有“6V 3W”字樣，且燈絲電阻不隨溫度變化，R0=20Ω，滑動變阻器R的最大阻值為100Ω．求：
（1）小燈泡的電阻．
（2）只閉合S1 ， 移動滑動變阻器滑片P，變阻器兩端電壓與其連入電路的電阻關系如圖乙所示；當滑片置于某點a時，電壓表示數Ua=8V．求此時電流表示數及電源電壓．
（3）已知電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0.6A，在保證電路安全的情況下，只閉合S2 ， 電路總功率的變化范圍．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P= 可得，小燈泡的電阻：RL= = =12Ω
（2）解：當只閉合S1時，R0與R串聯；由圖乙可知，R兩端電壓為UR=8V時，R=16Ω，

電路中的電流：I= = =0.5A，

所以電源電壓為U總=I（R0+R）=0.5A×（20+16）Ω=18V

（3）解：只閉合S、S2時，L與變阻器R串聯，電壓表測R兩端電壓，電流表測電路中的電流，

由P=UI可得，燈泡的額定電流：

I額= = =0.5A；

電流表量程0～0.6A，因為串聯電路中電流處處相等，所以電路中最大電流為：I最大=I額=0.5A；

則電路消耗的最大功率：P最大=UI最大=18V×0.5A=9W；

電壓表量程0～15V，當變阻器R兩端電壓最大為15V時，燈泡分得的電壓最小，電路中電流最小，電路消耗的功率最小；

燈泡兩端的最小電壓：UL小=U﹣UR大=18V﹣15V=3V，

由串聯電路的電流特點和歐姆定律可得，電路中的最小電流：

I小= = =0.25A，

所以電路消耗的最小功率：P小=UI小=18V×0.25A=4.5W；

綜上所述，電路消耗總功率的變化范圍是4.5W～9W

【解析】（1）根據燈泡銘牌，由P= 計算小燈泡的電阻值；（2）只閉合S1 ， R0與R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，由圖乙讀出電壓表示數Ua=8V時R的阻值，利用歐姆定律求出電流，利用電阻的串聯求出電路中的總電阻，根據歐姆定律可求出電源電壓；（3）只閉合S2時，L與變阻器R串聯，電壓表測R兩端電壓，電流表測電流中電流，由燈泡的額定電流和電流表量程確定電路中最大電流，由P=UI計算電路的最大功率；當電壓表示數最大時，燈泡兩端的電壓最小，電路中電流最小，所以需根據電壓表量程確定電路中最小電流，由此計算電路的最小功率，則可得電路消耗總功率的變化范圍．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．