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滑=U-UL=9V-8V=1V,
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=
U滑
I1=[1V/0.4A]=2.5Ω;
②当电压表示数为其量程时,U滑′=3V,灯泡两端的电压UL=U-U滑=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滑′=
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.