Question

如圖所示電路中，電源電壓不變，小燈泡L標(biāo)有“2.5V　1.25W”字樣，變阻器R的最大阻值為15Ω，電壓表的量程為0～3V，電流表的量程為0～0.6A，閉合開關(guān)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為4Ω時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光，忽略溫度對(duì)小燈泡電阻的影響．
求：
（1）小燈泡的阻值；
（2）電源電壓；
（3）為了保證電路中各元件安全工作，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，則電路消耗總功率的最小值和最大值．

Answer 1

解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡的額定電流：
I_L===0.5A，
燈泡的電阻：
R===5Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流I=I_L=0.5A，
電源的電壓：
U=I（R_L+R）=0.5A×（5Ω+4Ω）=4.5V；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流小于電流表的量程，故電路中的最大電流為0.5A，
電路消耗的最大電功率：
P_max=UI=4.5V×0.5A=2.25W；
當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，電路消耗的電功率最小，
燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
I′=I_L′===0.3A，
電路消耗的最小電功率：
P_min=UI′=4.5V×0.3A=1.35W．
答：（1）小燈泡的阻值為5Ω；
（2）電源電壓為4.5V；
（3）電路消耗總功率的最小值為1.35W，最大值為2.25W．
分析：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)I=求出燈泡的額定電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和額定電流相等，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（3）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電路和電流表的量程確定電路中最大電流，根據(jù)P=UI求出電路消耗的最大電功率；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，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，再根據(jù)P=UI求出電路消耗的最小電功率．
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)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流、根據(jù)電壓表的量程確定電路中的最小電流．