Question

如圖所示的電路中，電源電壓4V保持不變，燈L上標(biāo)有“3V  1.5W”字樣，電流表的量程為（0～0.6）A，電壓表的量程為（0～3）V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是20Ω．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，在保證電路安全的情況下，下述判斷正確的是（ ）

A．電壓表的示數(shù)的變化范圍為0～3V
B．燈L消耗的最小功率小于0.2W
C．電路中的電流最大為0.5A
D．滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻越小，它消耗的電功率越小

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，由I=求出燈泡的額定電流，由歐姆定律求出燈泡的電阻，根據(jù)要求保證電路安全比較燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流．
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大時(shí)，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流減小，由電阻的分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大U_滑′=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，電路中的電流最��；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，利用P=UI求出燈L消耗的最小功率．
（3）滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律表示出電路中的電流，根據(jù)P=I²R表示出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率，利用數(shù)學(xué)知識(shí)可知滑動(dòng)變阻器消耗最大功率時(shí)的電阻，從而可知滑動(dòng)變阻器消耗電功率的變化．
解答：解：（1）燈泡L正常工作時(shí)的電流為：
I_L===0.5A；
燈泡的電阻為：
R_L===6Ω，
為了保證電路中各元件安全工作，電路中的最大電流I_最大=0.5A；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)最大U_滑′=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，電路中的電流最小，
此時(shí)燈泡兩端的電壓為U′=U-U_滑′=4V-3V=1V，即電壓表的示數(shù)范圍為1V～3V；
此時(shí)電路的電流為I_最小===A，
燈L消耗的最小功率P_最小=U′×I_最小=1V×A=W＜0.2W；
（3）滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，
電路中的電流I=，
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率P_滑=I²R=（）²R=，
當(dāng)R=6Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大．
故選BC．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是電功率的幾個(gè)變形式的靈活運(yùn)用，應(yīng)該結(jié)合已知條件靈活選用合適的公式進(jìn)行分析、求解．