如图所示的电路,电源电压保持不变,小灯泡 L标有“8V 3.2W”,滑动变阻器的最大阻值为40Ω,R

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  • 解题思路:(1)由灯泡铭牌找出灯泡的额定电压与额定功率,然后由功率的变形公式R=

    U

    2

    P

    求出灯泡的电阻;

    (2)分析电路结构,作出S、S1、S2均闭合时的等效电路图,根据电路图求出电阻R1两端的电压;然后由功率公式P=

    U

    2

    R

    求出电阻R1消耗的功率;

    (3)分析电路结构,作出断开S1、S2,闭合S时的等效电路图,由串联电路的特点及欧姆定律求出灯泡电压等于其额定电压时,滑动变阻器接入电路的阻值;

    由串联电路的特点及欧姆定律求出电压表示数等于电压表量程时,滑动变阻器接入电路的阻值;然后确定滑动变阻器接入电路的阻值范围.

    (1)由灯泡铭牌“8V 3.2W”知:

    灯泡的额定电压是8V,额定功率是3.2W,

    灯泡电阻RL=

    U2L

    PL=

    (8V)2

    3.2W=20Ω;

    答:小灯泡L的电阻是20Ω.

    (2)开关S、S1、S2均闭合时的等效电路图如图1所示,

    由电路图知,电源电压U=UV=9V,

    电阻R1上消耗的电功率P1=

    U2

    R1=

    (9V)2

    18Ω=4.5W;

    答:电阻R1上消耗的电功率是4.5W.

    (3)断开开关S1、S2,闭合开关S时的等效电路图如图2所示,

    ①当灯泡电压等于其额定电压UL=8V时,

    电路电流I1=

    UL

    RL=[8V/20Ω]=0.4A,小于电流表量程0.6A,能保证电流表安全,

    此时滑动变阻器两端电压U=U-UL=9V-8V=1V,

    此时滑动变阻器接入电路的阻值R=

    U滑

    I1=[1V/0.4A]=2.5Ω;

    ②当电压表示数为其量程时,U′=3V,灯泡两端的电压UL=U-U=9V-3V=6V,

    此时电路电流I2=

    UL′

    RL=[6V/20Ω]=0.3A,此时滑动变阻器接入电路的阻值R′=

    U滑′

    I2=[3V/0.3A]=10Ω;

    因此为保证电压表和电流表不超过量程,且小灯泡的实际电压不超过其额定电压,

    滑动变阻器接入电路的阻值范围是:2.5Ω~10Ω;

    答:滑动变阻器阻值的变化范围是2.5Ω~10Ω.

    点评:

    本题考点: 欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用;电功率的计算.

    考点点评: 本题考查了求灯泡电阻、电阻消耗的功率、为保证电路安全滑动变阻器接入电路的阻值范围,分析清楚电路结构,作出等效电路图,掌握串并联电路的特点、掌握功率公式及其变形公式、掌握欧姆定律是正确解题的关键;最后一问有一定的难度,根据要求,反复应用串联电路特点及欧姆定律,认真分析、仔细计算可求出滑动变阻器的阻值范围.