Question

15．如圖甲所示的電路，電流表的量程為0-0.6A、電壓表的量程為0-3V．滑動(dòng)變阻器R的最大阻值是20Ω．L是額定電流為0.5A的小燈泡．圖乙為小燈泡的電流隨電壓變化的圖象．閉合開(kāi)關(guān)S，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片．當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，電壓表示數(shù)為2V．以下說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 電源電壓為4.5V
• B． 燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為5Ω
• C． 在電路安全的情況下，電路消耗的最大總功率為2.7W
• D． 在電路安全的情況下，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍是4Ω-7.5Ω

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和額定電流相等，根據(jù)圖乙讀出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓，根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）比較燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，根據(jù)P=UI求出電路消耗的最大總功率，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)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)最大時(shí)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，由圖乙讀出電路中電流，利用歐姆定律求出變阻器接入電路中的最大阻值，進(jìn)一步求出變阻器接入電路中電阻的變化范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I_L=0.5A，由圖乙可知，此時(shí)燈泡兩端的電壓U_L=2.5V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L+U_R=2.5V+2V=4.5V，故A正確；
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω，故B正確；
（2）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.5A，電流表的量程為0.6A，
所以，電路中的最大電流I=0.5A，
此時(shí)電路消耗的總功率最大，則
P_大=UI=4.5V×0.5A=2.25W，故C錯(cuò)誤；
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，則
R_小=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R′=3V時(shí)，變阻器接入電路中的電阻最大，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R′=4.5V-3V=1.5V，
由圖乙可知，此時(shí)電路中的電流I′=0.4A，
則滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_大=$\frac{{U}_{R}′}{I′}$=$\frac{3V}{0.4A}$=7.5Ω，
所以，在電路安全的情況下，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍是4Ω～7.5Ω，故D正確．
故選ABD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是注意燈泡的電阻是變化的，即通過(guò)的電流不同時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻不同．