Question

1．小東在做“調(diào)節(jié)燈泡亮度”的電學實驗時，電路如圖所示．電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0～3V”，滑動變阻器規(guī)格“50Ω 1A”，燈泡L 標有“2.5V 1.25W”字樣（ 忽略燈絲電阻變化）．在不損壞電路元件的情況下，下列判斷不正確的是（　�。�

• A． 燈泡兩端的最大電壓是1.5V
• B． 該電路中電流的最大功率是1.25W
• C． 電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A
• D． 滑動變阻器阻值變化的范圍是2.5Ω～10Ω

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示數(shù)即可判斷燈泡兩端的最大電壓；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知電路中的最大電流為燈泡額定電流和滑動變阻器允許通過最大電流中較小的一個，根據(jù)P=UI求出電路中的最大電功率，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；當電壓表的示數(shù)為3V時，電路中的電流最小，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)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，進一步求出電路中電流變化的范圍，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．
燈泡L 標有“2.5V 1.25W”字樣，表示燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，功率為1.25W，
（1）假設燈正常發(fā)光時，根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時電壓表的示數(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到2.5V，故A不正確；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中各處的電流相等，
根據(jù)P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}=\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
因滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，
故電路中的最大電流I_max=0.5A，
電路的最大電功率：
P_max=UI_max=4.5V×0.5A=2.25W，故B不正確；
根據(jù)歐姆定律，當電路中電流最大時，電路的總電阻最小，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，此時滑動變阻器接入電路的電阻最小，因此時燈的電壓為U_L=2.5V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓為U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，根據(jù)歐姆定律，變阻器連入電路中的最小電阻R_滑min=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{max}}=\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
當電壓表的示數(shù)為最大3V時，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}=\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω，
燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑max=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
I_min=$\frac{{U′}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，
故電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A，故C正確；
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑max=$\frac{{U}_{滑max}}{{I}_{min}}=\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
故滑動變阻器阻值變化的范圍是4Ω～10Ω，故D不正確．
故選C．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是根據(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)光時的電壓和額定電壓相等．