Question

如图所示的电路，电源电压6V不变，灯泡标有“4V 2W”（电阻不随温度变化），滑动变阻器标有“20Ω  1A”，电流表量程0～0.6A、电压表量程0～3V，闭合开关，在保证电路元件安全的情况下，滑动变阻器连入的阻值范围是________，电路的最大功率是________W．

Answer 1

4Ω～8Ω    3
分析：由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；根据灯泡的铭牌计算电路允许通过的最大电流和灯泡的电阻，然后结合电压表和电流表的量程并根据欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的阻值变化范围，电路中的电流最大时电路的最大功率，根据P=UI求出其大小．
解答：根据P=UI可得，灯泡的额定电流：
I_L===0.5A，
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
R_L===8Ω，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴为确保电路安全电路中的最大电流为I=I_L=0.5A，
此时电路的功率最大，最大为：
P_max=UI_max=6V×0.5A=3W；
电路中的总电阻：
R===12Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴滑动变阻器接入电路的最小值为：
R_滑=R-R_L=12Ω-8Ω=4Ω；
当电压表的示数U_滑=3V时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，
灯泡两端电压为：
U_L′=U-U_滑=6V-3V=3V，
此时电路中的电流：
I′===0.375A，
滑动变阻器接入电路的最大阻值为：
R_滑′===8Ω，
所以滑动变阻器接入电路的电阻变化范围为4Ω～8Ω．
故答案为：4Ω～8Ω；3．
点评：本题考查学生能否灵活运用欧姆定律并结合串联电路电阻和电压规律以及电功率公式计算有关物理量正确判断滑动变阻器接入电路的电阻变化范围．