Question

12．把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡L與最大阻值為100Ω的滑動(dòng)變阻器R_H連接在總電壓恒為18V的電路中，燈絲電阻不隨溫度變化，如圖所示．電流表和電壓表選擇的量程分別為“0∽0.6A”或“0∽15V”．在保證電路安全的情況下，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變化范圍與燈泡電功率變化范圍是（　�。�

• A． 0∽100Ω   0～3W
• B． 0～24Ω 0～0.75W
• C． 24Ω～60Ω   27W～0.75W
• D． 24Ω～60Ω  3W～0.75W

Answer 1

分析 （1）由燈的銘牌求出燈正常發(fā)光時(shí)的電流和燈絲電阻，確定電路中的最大電流，根據(jù)燈泡正常發(fā)光可知燈泡最大電功率，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻；
（2）為保護(hù)電壓表，滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為15V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，利用串聯(lián)電路的電壓關(guān)系求出此時(shí)加在燈兩端的電壓；再利用歐姆定律求出此時(shí)電路中的最小電流和滑動(dòng)變阻器連入的電阻；由P=I²R求出燈泡最小電功率．

解答 解：（1）由“6V 3W”，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
燈絲電阻R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
燈正常發(fā)光時(shí)的電流：
I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，
為保護(hù)電流表，則電路中的最大電流應(yīng)為0.5A，
即：I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{18V}{12Ω+R}$=0.5A，
所以滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻：
R_最小=24Ω；此時(shí)燈泡正常發(fā)光，燈泡功率為3W；
（3）為保護(hù)電壓表，滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為15V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，
則根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻兩端的電壓之和可知：
燈泡兩端的最小電壓U_R=U-U_L′=18V-15V=3V，
此時(shí)電路中的最小電流：
I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$得滑動(dòng)變阻器連入的最大電阻：
R′=$\frac{{U}_{R}}{I′}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω；
燈泡功率為P_小=I^′2R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W；
由以上可知滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為24Ω～60Ω；燈泡電功率變化范圍是3W～0.75W．
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵：一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過(guò)的最大電流、確定滑動(dòng)變阻器連入的最小阻值；二是根據(jù)電壓表的量程求出滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓、確定滑動(dòng)變阻器連入的最大阻值．