Question

13．如圖所示，電源電壓為12V，R₀=60Ω，滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω 2A”，電流表的量程為“0～0.6A”，小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣．不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全．則（　�。�

• A． S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器接入電路的阻值范圍是8Ω～50Ω
• B． S閉合，S₁、S₂都斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器，燈泡的功率變化范圍是2.25W～3W
• C． S、S₁、S₂都閉合，電路消耗的總功率最小值為2.4W
• D． S、S₁、S₂都閉合，當(dāng)電路消耗的總功率最大時，滑動變阻器接入電路的阻值是30Ω

Answer 1

分析 A、S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器與L串聯(lián)．根據(jù)滑動變阻器的規(guī)格和歐姆定律可知滑動變阻器接入電路的阻值范圍；
B、S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器與L串聯(lián)，根據(jù)P=I²R分析燈泡的功率變化范圍；
C、S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器與R₀并聯(lián)，要使電路消耗的總功率最小，則滑動變阻器的阻值最大，據(jù)此求得流經(jīng)滑動變阻器的電流，與R₀的支路上的電流之和為干路上的電流，然后利用P=UI求得電路消耗的總功率最小值；
D、S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器與R₀并聯(lián)，當(dāng)電路消耗的總功率最大時，根據(jù)電流表的量程確定干路中的電流，利用R=$\frac{U}{I}$求得電路中的總電阻，然后可求滑動變阻器接入電路的阻值．

解答 解：A、S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器與L串聯(lián)．小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣．
小燈泡電阻R=$\frac{{U}_{L額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，小燈泡正常發(fā)光時的電流I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
則滑動變阻器接入電路的最小阻值R_小=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.5A}$=12Ω；
滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω 2A”，則最大阻值R_大=50Ω，故滑動變阻器接入電路的阻值范圍是12Ω～50Ω，故A錯誤；
B、S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器與L串聯(lián)，其最小電流I_最小=$\frac{U}{{R}_{燈}+{R}_{滑}}$=$\frac{12V}{12Ω+50Ω}$=$\frac{6}{31}$A，
則燈泡的最小功率P_最小=${I}_{最小}^{2}$R_燈=${（\frac{6}{31}A）}^{2}$×12Ω≈0.45W，
故燈泡的功率變化范圍是0.45W～3W，故B錯誤；
C、S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器與R₀并聯(lián)，流經(jīng)R₀的電流I₁=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{12V}{60Ω}$=0.2A，
當(dāng)滑動變阻器的阻值最大時，此支路上的電流最小，則I₂=$\frac{U}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{12V}{50Ω}$=0.24A
則干路上的電流I_最小=I₁+I₂=0.2A+0.24A=0.44A，
電路消耗的總功率最小值P_最小=UI_最小=12V×0.44A=5.28W，故C錯誤；
D、由電流表的量程可知，干路中的最大電流為0.6A，則電路消耗的總功率最大，
電路中的總電阻R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.6A}$=20Ω，
因滑動變阻器與R₀并聯(lián)，則$\frac{1}{{R}_{總}}$=$\frac{1}{{R}_{0}}$+$\frac{1}{{R}_{滑}}$，即$\frac{1}{20Ω}$=$\frac{1}{60Ω}$+$\frac{1}{{R}_{滑}}$
解得R_滑=30Ω．故D正確．
故選D．

點評 此題考查了電路連接關(guān)系的識別、串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律以及電功率的計算，是電學(xué)典型的綜合題，考查全面，難度較大，需要熟練掌握電路特點、計算公式和規(guī)律．