Question

20．如圖所示，電源電壓恒為6V不變，電壓表的量程為0～3V，電流表的量程為0～0.6A．滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω  1A”，燈泡標(biāo)有“5V  2.5W”字樣（不考慮燈絲電阻的變化）．若閉合開關(guān)，為了保證電路安全，在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片過程中，則下列說法中正確的是（　　）

• A． 滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)節(jié)范圍是2～20Ω
• B． 電流表示數(shù)的變化范圍是0.2A～0.5A
• C． 電路消耗的總功率的變化范圍是1.2W～2.5W
• D． 燈泡消耗功率的變化范圍是0.4W～0.9W

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流和電阻，然后結(jié)合電壓表的量程，電流表的量程確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻和電路中的最小電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值，再根據(jù)P=UI求出該電路的最大功率；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，燈泡的功率最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=UI和P=I²R求出總功率的最小值和燈泡的最小、最大功率．

解答 解：由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）根據(jù)P=UI可得，燈的額定電流：
I_L額=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{2.5W}{5V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$得：燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{5V}{0.5A}$=10Ω，
由于電壓表的量程為0～3V，則燈泡兩端的最大電壓為3V，則通過燈泡的最大電流為
I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A；
因?yàn)榇��?lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω  lA”，
所以電路中的最大電流為I_max=I_L=0.3A，故B錯(cuò)誤；
此時(shí)燈泡的最大功率：P_L=U_LI_L=3V×0.3A=0.9W； 
電路中的總電阻R=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知：
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：R_滑=R-R_L=20Ω-10Ω=10Ω，故A錯(cuò)誤；
電路的最大功率：P_max=UI_max=6V×0.3A=1.8W，故C錯(cuò)誤；
（2）由于滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω  1A”，所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為20Ω；，則滑動(dòng)變阻器的電阻調(diào)節(jié)范圍是10～20Ω；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，燈泡的功率最小，此時(shí)電路中的電流：
I_min=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑max}}$=$\frac{6V}{10Ω+20Ω}$=0.2A，
此時(shí)燈泡的最小功率：P_L=I_L²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W；
所以燈泡消耗功率的變化范圍是0.4W～0.9W，故D正確．
故選D．

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)鍵是根據(jù)燈泡的額定電壓和電流表的量程確定電路中的最大電流，對(duì)于選擇題并不一定完全解答選項(xiàng)，只要有不正確的地方，本選項(xiàng)即為不正確．