Question

如圖所示，電源電壓恒為24V，小燈泡的規(guī)格為“6V　3W”，滑動(dòng)變阻器R₁的最大阻值為60Ω，定值電阻R₂的阻值為12Ω．電壓表使用的量程為0～15V，電流表使用的量程為0～0.6A．要求閉合開(kāi)關(guān)后兩電表的示數(shù)均不超過(guò)所選量程，燈泡正常工作（設(shè)燈絲電阻不變）．下列說(shuō)法正確的是

1. A.
   滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω
2. B.
   滑動(dòng)變阻器的滑片在移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值的比值始終為12Ω
3. C.
   定值電阻R₂消耗電功率的最大值為4.32W
4. D.
   電路總功率的變化范圍是9W～12W

Answer 1

BD
分析：已知燈泡的額定電壓及額定功率則可求出燈泡的電阻及額定電流，比較額定電流及電流表的最大量程，可得出電路中允許通過(guò)的最大電流，進(jìn)一步求出定值電阻R₂消耗電功率的最大值、電路消耗的最大功率；
由圖可知燈泡、電阻及滑動(dòng)變阻器為串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；隨著滑動(dòng)變阻器接入電阻的增大，電路中電流減小，故電流表不會(huì)超過(guò)量程，由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得出電壓表示數(shù)越大，則當(dāng)電壓表達(dá)最大電壓時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為最大允許接入阻值，再求出此時(shí)電路的總功率；最后根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器的滑片在移動(dòng)的過(guò)程中電壓表與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值的比值．
解答：由功率公式P=UI可得，燈泡的額定電流I_額===0.5A，則電路中電流不能超過(guò)0.5A；
由歐姆定律得，燈泡的電阻R_L===12Ω；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電阻最小時(shí)，電路中電流應(yīng)為0.5A時(shí)，由歐姆定律可得：=R₁+R_L+R₂；
則R₁=-12Ω-12Ω=24Ω；
電阻R₂消耗電功率的最大值為P₂=I_額²R₂=（0.5A）²×12Ω=3W；
電路的總功率為P=UI_額=24V×0.5A=12W；
當(dāng)電壓表示數(shù)為U₁=15V時(shí)，此時(shí)燈泡及電阻R₂上電壓U₂=U-U₁=24V-15V=9V；
則此時(shí)電路中的電流I₁===0.375A；
電路的總功率為P′=UI₁=24V×0.375A=9W；
電路總功率的變化范圍是9W～12W；
則此時(shí)滑動(dòng)變阻器的接入電阻R₁′===40Ω；
即滑動(dòng)變阻器允許接入的電阻范圍為24Ω～40Ω；
由串聯(lián)電路的總電壓等于各處的分電壓之和可知，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U₁=U-U₂-U_L=U-I（R₂+R_L），
所以電壓表與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值的比值為R₂+R_L=24Ω．
故選BD．
點(diǎn)評(píng)：本題難點(diǎn)在于如何分析得出兩電表及燈泡的額定電流與滑動(dòng)變阻器阻值的關(guān)系，并能求出滑動(dòng)變阻器對(duì)應(yīng)的阻值，進(jìn)一步求出電功率；對(duì)學(xué)生的分析能力要求較高．