Question

11．如圖所示電路，電源電壓18V且保持不變，電流表接“O～O.6A”’量程，電壓表接“0～15V”量程，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“1A 100Ω”，燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣，燈絲電阻保持恒定不變．下列說法不正確的是（　　）

• A． 燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流0.5A
• B． 當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)為13.2V
• C． 為了保證電路中各元件的安全，滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍是18Ω～60Ω
• D． 在保證電路中各元件安全的情況下，燈泡L實(shí)際消耗的電功率變化范圍是3W～0.75W

Answer 1

分析 （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求出正常發(fā)光時(shí)的電流；
（2）先根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，再根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表的示數(shù)；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為15V時(shí)電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器允許接入電路中的最大阻值；
（4）比較燈泡正常發(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)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器允許接入的最小阻值；

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U_L=6V，功率P_L=3W，
由P=UI可得，正常發(fā)光時(shí)的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，故A正確；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，燈泡兩端的電壓：
U_L′=IR_L=0.4A×12Ω=4.8V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表的示數(shù)：
U_R=U-U_L=18V-4.8V=13.2V，故B正確；
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R′=15V時(shí)，滑動(dòng)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′=18V-15V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，此時(shí)電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
則燈泡的最小功率為P_Lmin=I′²R=（0.25A）²×12Ω=0.75W；
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R′=$\frac{{U}_{R}′}{I′}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω；
（4）燈泡的額定電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，則電路中的最大電流I″=0.5A，
所以燈泡的最大功率為3W，則燈泡L實(shí)際消耗的電功率變化范圍是3W～0.75W，故D正確；
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{U}_{\;}}{I″}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R″=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，則滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍是24Ω～60Ω，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、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是滑動(dòng)變阻器接入電路中最大阻值和最小阻值的判斷．