Question

9．某同學(xué)在做“調(diào)節(jié)燈泡亮度”的電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，電路如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0～3V”，滑動(dòng)變阻器規(guī)格“20Ω 1A”，燈泡L標(biāo)有“3V  1.5W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在不損壞電路元件的情況下，下列判斷正確的是（　�。�

• A． 電路中電流變化的范圍是0.2A～0.5A
• B． 滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是3Ω～12Ω
• C． 燈泡的最小功率是0.162W
• D． 該電路的最大功率是2.7W

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．根據(jù)電壓表的量程和燈泡正常工作時(shí)的電流值確定電路中的最大電流和最小電流；
（2）根據(jù)電路的最大電流值和最小電流值，計(jì)算電路中的最小電阻和最大電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)計(jì)算變阻器接入電路中的最大電阻和最小電阻；
（3）根據(jù)電路中的最小電流，利用P=I²R計(jì)算燈泡的最小電功率；
（4）根據(jù)P=UI可知，在電壓U一定時(shí)，電流越大，電路總功率越大，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：A、解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，功率為1.5W，
串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，所以此時(shí)電壓表的示數(shù)：
U_滑=U-U_L=4.5V-3V=1.5V＜3V，沒(méi)有超過(guò)電壓表的量程，所以燈泡兩端的電壓可以達(dá)到3V，
由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A
而滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為1A，串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電路中的最大電流：I_大=I=0.5A，
由圖可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，燈泡的功率最小，燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（3V）^{2}}{1.5W}$=6Ω，
燈泡兩端的電壓：U_L′=U-U_滑大=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：I_小=$\frac{U{'}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{6Ω}$=0.25A；即電路中電流變化范圍為0.25A～0.5A；故A不正確；
B、由圖可知，燈泡與變阻器串聯(lián)，當(dāng)電路中電流最大為I_大=0.5A時(shí)，變阻器接入電路中的電阻最小為R_小，
R_小=R_總-R_L=$\frac{U}{{I}_{大}}$-R_L=$\frac{4.5V}{0.5A}$-6Ω=3Ω；
當(dāng)電路中電流最小為I_小=0.25A時(shí)，變阻器接入電路中的電阻最大為R_大，此時(shí)電路總最電阻R'=$\frac{U}{{I}_{小}}$，
R_大=R'-R_L=$\frac{U}{{I}_{小}}$-R_L=$\frac{4.5V}{0.25A}$-R_L=18Ω-6Ω=12Ω，
可得變阻器的變化范圍為：3Ω～12Ω，故B正確；
C、根據(jù)P=UI=I²R，由題可知，當(dāng)電路中電流最小時(shí)，小燈泡消耗的電功率最小，
P_小=I_小² R_L=（0.25A）²×6Ω=0.375W，故C不正確；
D、根據(jù)P=UI可知，在電壓U一定時(shí)，電流為最大值時(shí)，電路消耗的電功率最大，
P_大=UI_大=6V×0.5A=3W，故D不正確．
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流確定電路中的最大電流和電壓表的最大示數(shù)確定電路中的最小電流，并且要知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．