Question

4．如圖所示，電源電壓恒為18V，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“30Ω 1A”，燈泡L標(biāo)有，“10V  5W”，字樣（燈絲的電阻不變），在移動(dòng)滑片P的過程中，要求保證各個(gè)元件安全，且電表不超過其量程，則下列判斷中正確的是（　　）

• A． 電流表的最大示數(shù)為0.6A
• B． 電壓表的最大示數(shù)為15V
• C． 電路消耗的最大功率為10.8 W
• D． 滑動(dòng)變阻器接人電路中的最小阻值為16Ω

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI可得燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，由圖可知電流表的量程，比較兩者的大小確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，電路消耗的總功率最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，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，根據(jù)P=UI求出電路消耗的最大總功率；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電壓表的最大示數(shù)．

解答 解：由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{5W}{10V}$=0.5A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.5A，故A錯(cuò)誤；
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，電路消耗的總功率最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=18V-10V=8V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{大}}$=$\frac{8V}{0.5A}$=16Ω，故D正確；
電路消耗的最大總功率：
P_大=UI_大=8V×0.5A=4W，故C錯(cuò)誤；
（2）燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{10V}{0.5A}$=20Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑大}}$=$\frac{18V}{20Ω+30Ω}$=0.36A，
電壓表的最大示數(shù)：
U_滑大=I_小R_滑大=0.36A×30Ω=10.8V，故B錯(cuò)誤．
故選D．

點(diǎn)評 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從圖中讀出電表的量程，要注意燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．