Question

14．如圖所示，電源電壓保持18V不變，小燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣，滑動(dòng)變阻器最大電阻值R=60Ω．為保證各器件安全，不考慮燈絲電阻隨溫度的變化，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． S斷開(kāi)時(shí)電壓表示數(shù)為0V
• B． S閉合后，電壓表最大示數(shù)為15V
• C． 小燈泡L正常發(fā)光時(shí)，變阻器R消耗的電功率為6W
• D． S閉合后，小燈泡L的最小實(shí)際電功率為0.75W

Answer 1

分析 （1）S斷開(kāi)時(shí)，電壓表測(cè)電源的電壓，根據(jù)電源的電壓可知電壓表的示數(shù)．
（2）S閉合后，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，知道燈泡的額定電壓即可判斷電壓表最大示數(shù)；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI比較燈泡與滑動(dòng)變阻器電功率之間的關(guān)系，進(jìn)一步求出變阻器消耗的電功率；
（4）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，燈泡消耗的電功率最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)P=I²R求出燈泡的最小電功率．

解答 解：A、S斷開(kāi)時(shí)，電壓表測(cè)電源的電壓，所以此時(shí)電壓表的示數(shù)為12V，故A錯(cuò)誤；
B、S閉合后，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，由于燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為6V，所以，電壓表最大示數(shù)為燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓，即為6V，故B錯(cuò)誤；
C、燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為6V，功率為3W，則根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知：
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_R=U-U_L額=18V-6V=12V，
因?yàn)榇��?lián)電路中各處的電流相等，所以根據(jù)P=UI可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為燈泡消耗的電功率2倍，即為3W×2=6W，故C正確；
D、根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，燈泡消耗的電功率最小，
因?yàn)榇��?lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以最大總電阻R_max=R_L+R=12Ω+60Ω=72Ω；
此時(shí)電路中的電流I_min=$\frac{U}{{R}_{max}}$=$\frac{18V}{72Ω}$=0.25A，
燈泡的最小電功率：
P_L=I²R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W，故D正確．
故選CD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)時(shí)電路連接方式的辨別和知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓與額定電壓相等．