Question

【题目】如图甲所示，电源电压恒定，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，且灯丝电阻不随温度变化，R0=20Ω，滑动变阻器R的最大阻值为100Ω．求：
（1）小灯泡的电阻．
（2）只闭合S1 ， 移动滑动变阻器滑片P，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示；当滑片置于某点a时，电压表示数Ua=8V．求此时电流表示数及电源电压．
（3）已知电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，在保证电路安全的情况下，只闭合S2 ， 电路总功率的变化范围．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P= 可得，小灯泡的电阻：RL= = =12Ω
（2）解：当只闭合S1时，R0与R串联；由图乙可知，R两端电压为UR=8V时，R=16Ω，

电路中的电流：I= = =0.5A，

所以电源电压为U总=I（R0+R）=0.5A×（20+16）Ω=18V

（3）解：只闭合S、S2时，L与变阻器R串联，电压表测R两端电压，电流表测电路中的电流，

由P=UI可得，灯泡的额定电流：

I额= = =0.5A；

电流表量程0～0.6A，因为串联电路中电流处处相等，所以电路中最大电流为：I最大=I额=0.5A；

则电路消耗的最大功率：P最大=UI最大=18V×0.5A=9W；

电压表量程0～15V，当变阻器R两端电压最大为15V时，灯泡分得的电压最小，电路中电流最小，电路消耗的功率最小；

灯泡两端的最小电压：UL小=U﹣UR大=18V﹣15V=3V，

由串联电路的电流特点和欧姆定律可得，电路中的最小电流：

I小= = =0.25A，

所以电路消耗的最小功率：P小=UI小=18V×0.25A=4.5W；

综上所述，电路消耗总功率的变化范围是4.5W～9W

【解析】（1）根据灯泡铭牌，由P= 计算小灯泡的电阻值；（2）只闭合S1 ， R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，由图乙读出电压表示数Ua=8V时R的阻值，利用欧姆定律求出电流，利用电阻的串联求出电路中的总电阻，根据欧姆定律可求出电源电压；（3）只闭合S2时，L与变阻器R串联，电压表测R两端电压，电流表测电流中电流，由灯泡的额定电流和电流表量程确定电路中最大电流，由P=UI计算电路的最大功率；当电压表示数最大时，灯泡两端的电压最小，电路中电流最小，所以需根据电压表量程确定电路中最小电流，由此计算电路的最小功率，则可得电路消耗总功率的变化范围．
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用和电功率的计算公式的相关知识点，需要掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正确解答此题．