Question

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 l A”，燈泡L標(biāo)有“2.5V 1.25W”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0.3A～0.5 A

B．滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是5Ω～10Ω

C．燈泡的最小功率是0.225W

D．該電路的最大功率是2.7W

Answer 1

分析：根據(jù)實(shí)物圖中可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，為了不損壞電路元件，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，應(yīng)該選取通過燈泡L與通過滑動(dòng)變阻器額定電流相比較，得出電路中的最大電流，通過燈泡L的電流可利用公式I_L=

PL

UL

計(jì)算，并且此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最��；
利用公式R_總=

U總

I

計(jì)算總電阻，再利用公式R_L=

U 2 L

PL

計(jì)算燈泡的電阻，最后利用公式R_小=R_總-R_L計(jì)算滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值；為了不把電壓表?yè)p壞，電壓表的最大示數(shù)為3V，此時(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，利用公式U_L′=U-U_大計(jì)算電壓，再利用公式I_小=

UL′

RL

計(jì)算電流，最后利用公式R_大=

U大

I小

計(jì)算電阻；
燈泡的最小功率可利用公式P_小L=I_小²R_L計(jì)算；
電路中的最大功率可利用公式P_總大=UI_大計(jì)算．

解答：解：I_L=

PL

UL

1.25W

2.5V

=0.5A，
滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流為1A，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，所以電路中的最大電流I_大=I=I_L=0.5A；
由于此時(shí)電流最大，所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，
∵I=

U

R

∴=

U總

I

=

4.5V

0.5A

=9Ω，
R_L=

U 2 L

PL

=

(2.5V)2

1.25W

=5Ω，
則R_小=R_總-R_L=9Ω-5Ω=4Ω；
∵當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為U_大=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電流最小，
∴U_L′=U-U_大=4.5V-3V=1.5V，
I_小=

UL′

RL

=

1.5V

5Ω

=0.3A，
最后利用公式R_大=

U大

I小

=

3V

0.3A

=10Ω；
所以電路中電流的變化范圍是0.3A-0.5A，滑動(dòng)變阻器阻值的變化范圍是4Ω-10Ω；故A正確，B錯(cuò)誤；
燈泡的最小功率為P_小L=I_小²R_L=（0.3A）²×5Ω=0.45W；故C錯(cuò)誤；
電路中的最大功率為P_總大=UI_大=4.5V×0.5A=2.25W，故D錯(cuò)誤．
故選A．

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．