Question

10．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”，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω  1A”，燈泡上標(biāo)有“2.5V  1.25W”的字樣（忽略燈絲電阻的變化），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0.3～0.5 A
• B． 滑動變阻器阻值變化的范圍是2.5～10Ω
• C． 燈泡的最小功率是0.162 W
• D． 該電路的最大功率是2.25 W

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，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變阻器允許通過最大電流中較小的一個(gè)，根據(jù)P=UI求出電路的最大總功率，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，電路中的電流最小，燈泡的功率最小，滑動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，根據(jù)P=UI求出燈泡的最小功率，最后根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動變阻器阻值變化的范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，功率為1.25W，
因串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時(shí)電壓表的示數(shù)U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
因2V＜3V，沒有超出電壓表的量程，
所以，燈泡兩端的電壓可以達(dá)到2.5V，
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(shí)電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω，
因滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，而燈泡允許通過的最大電流為0.5A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.5A，
電路的最大電功率：
P_大=UI_大=4.5V×0.5A=2.25W，故D正確；
電流最大時(shí)，由歐姆定律可知，此時(shí)滑動變阻器接入電路的電阻最小，最小為：
R_滑小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{max}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，燈泡的功率最小，此時(shí)燈泡兩端的電壓：U_L′=U-U_滑大=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
I_小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，
所以電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A，故A正確；
燈泡的最小功率：
P_L′=U_L′I_小=1.5V×0.3A=0.45W，故C錯(cuò)誤；
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑大=$\frac{{U}_{滑大}}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
則滑動變阻器阻值變化的范圍是4Ω～10Ω，故B錯(cuò)誤．
故選AD．

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．