Question

6．標有“4V 1W”的小燈泡和“20Ω 1A”的滑動變阻器連接在如圖所示的電路中，電源電壓為6V，電流表量程為“0-0.6A”，電壓表量程為“0-3V”；為確保電路安全，閉合開關(guān)后，下面說法正確的是（不考慮溫度對電阻的影響）（　�。�

• A． 電壓表示數(shù)變化范圍是0-3V
• B． 滑動變阻器連入電路的阻值變化范圍是8Ω-16Ω
• C． 電流表示數(shù)變化范圍是0.25-0.6A
• D． 燈泡的實際功率變化范圍為0.176W-2.25W

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡L串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電壓表的最小示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=UI求出電路中的電流，然后與電流表的量程和滑動變阻器允許通過的最大電流相比較確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，當電壓表的示數(shù)最大時，電流表的示數(shù)最小，燈泡消耗的電功率最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，據(jù)此可得電壓表示數(shù)的變化范圍，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出此時燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的最小電流，根據(jù)P=I²R求出燈泡消耗的最小功率，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出答案．

解答 解：由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡L串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L=4V，最大實際功率P_L=1W，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表的最小示數(shù)：
U_滑=U-U_L=6V-4V=2V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{4V}$=0.25A，
因燈泡的額定電流為0.25A，電流表的量程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，
所以，電路中的最大電流為0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω；
（2）燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{4V}{0.25A}$=16Ω，
當電壓表的示數(shù)U_滑′=3V時，電流表的示數(shù)最小，燈泡消耗的電功率最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
則電壓表示數(shù)變化范圍是2V～3V，故A錯誤；
此時燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑′=6V-3V=3V，
電路中的最小電流：
I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{16Ω}$=0.1875A，
所以，電流表示數(shù)變化范圍是0.1875A～0.25A，故C錯誤；
燈泡消耗的最小功率：
P_L′=（I′）²R_L=（0.1875A）²×16Ω=0.5625W，
所以，燈泡的實際功率變化范圍為0.5625W-1W，故D錯誤；
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1875A}$=16Ω，
所以，滑動變阻器連入電路的阻值變化范圍是8Ω～16Ω，故B正確．
故選B．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，會確定各量的最大和最小值是解題的關(guān)鍵．