Question

20．如圖所示，電源電壓為4.5V，電源表量程為“0～3V”，電流表量程為“0～0.6A”，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“10Ω　1A”，小燈泡L標(biāo)有“2.5V　1.25W”（燈絲電阻不變），在保證小燈泡L電流不超過額定電流的情況下，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，下列說法正確的是（　�。�

• A． 整個(gè)電路消耗的最大功率為2.25W
• B． 滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變化范圍是4Ω～10Ω
• C． 電壓表示數(shù)變化范圍是0～3V
• D． 電流表示數(shù)變化范圍是0.3～0.5A

Answer 1

分析 （1）由P=UI計(jì)算燈泡正常發(fā)光電流；
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知電路中的最大電流為燈泡額的電流和滑動(dòng)變阻器允許通過最大電流中較小的一個(gè)，根據(jù)P=UI求整個(gè)電路的最大功率；
（2）燈正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值；
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，電路中的電流最小，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，利用歐姆定律求出燈泡的電阻，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步求出電路中電流變化的范圍，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍；
（3）根據(jù)電壓表量程確定電壓表最大示數(shù)，當(dāng)燈正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得出電壓表最小示數(shù)．

解答 解：原電路中，燈與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
由題知，滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流為1A，電流表量程為“0～0.6A”，
串聯(lián)電路中電流處處相等，所以電路中的最大電流I_max=0.5A，
整個(gè)電路消耗的最大功率：
P=UI_額=4.5V×0.5A=2.25W，
故A正確；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)；
由歐姆定律知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小，最小為：
R_滑min=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{max}}$=$\frac{U-{U}_{額}}{{I}_{max}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{0.5A}$=4Ω；
燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω，
當(dāng)電壓表示數(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，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：U_L′=U-U_滑max=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
I_min=$\frac{{U′}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，
所以電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A，故D正確；
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑max=$\frac{{U}_{滑max}}{{I}_{min}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
所以滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是4Ω～10Ω，故B正確；
（3）電源電壓為4.5V，燈泡額定電壓為2.5V，燈泡兩端最大電壓為2.5V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓最小為：4.5V-2.5V=2V；則電壓表示數(shù)變化范圍是：2V～3V，故C錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律靈活應(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．