Question

4．如圖所示，電路中電源電壓恒為4.5V，電壓表的量程為0-3V，電流表的量程為0-0.6A，滑動變阻器的規(guī)格為“35Ω1.5A”，燈炮的額定電流為0.5A，電阻為5Ω（燈絲電阻不變），閉合開關(guān)，要求兩電表的示數(shù)均不能超過所選量程，燈泡兩端電壓不允許超過額定值，則下列說法正確的是（　�。�

• A． 當(dāng)滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，電壓表示數(shù)變大，燈泡變亮
• B． 當(dāng)滑動變阻器的滑片向左滑動過程中，電壓表與電流表表示數(shù)的比值不變
• C． 燈泡的最小功率是0.45W
• D． 滑動變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍是4Ω～35Ω

Answer 1

分析 由電路圖可知，L與R串聯(lián)，電壓表測R兩端電壓，電流表測電路中電流．
（1）根據(jù)滑片移動的方向確定滑動變阻器接入電路阻值的變化，再根據(jù)串聯(lián)電路分壓的規(guī)律可知電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知燈泡兩端電壓的變化，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡實(shí)際功率的變化，從而判斷燈泡亮度的變化；
（2）電壓表與電流表示數(shù)的比大小等于R連入的電路的阻值，由此判斷；
（3）由圖當(dāng)電壓表示數(shù)最大時，燈泡電壓最小，燈泡功率最小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算燈泡的最小功率；
（4）由燈泡正常發(fā)光電流，兩表的量程，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算滑動變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍．

解答 解：由電路圖可知，L與R串聯(lián)，電壓表測R兩端電壓，電流表測電路中電流．
A、滑片向右移動，滑動變阻器接入電路的阻值變大，因?yàn)榇��?lián)電路電壓起分壓作用，因此滑動變阻器兩端電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大；
又因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以燈泡兩端電壓變小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡實(shí)際功率變小，因此燈泡的亮度變小，故A錯誤；
B、電壓表與電流表示數(shù)的比大小等于R連入的電路的阻值，滑片向右滑動，R連入阻值變大，所以兩表示數(shù)比變大．故B錯誤；
C、當(dāng)電壓表示數(shù)最大3V時，燈泡兩端電壓最小，U_L=U-U_V=4.5V-3V=1.5V，此時燈泡功率最�。篜_L=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（1.5V）^{2}}{5Ω}$=0.45W．故C正確；
D、燈泡正常發(fā)光電流0.5A，電流表的量程為0～0.6A，
所以電路中電流：I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$≤0.5A，
即：$\frac{4.5V}{5Ω+R}$≤0.5A，解得：R≥4Ω，
電壓表的量程為0～3V，
所以：U_V=IR=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$×R≤3V，
即：$\frac{4.5V}{5Ω+R}$×R≤3V，解得：R≤10Ω．
所以兩電表的示數(shù)均不能超過量程，燈泡兩端電壓不允許超過額定值，滑動變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍是4Ω～10Ω．故D錯誤．
故選C．

點(diǎn)評 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)鍵是根據(jù)燈泡正常工作電流和電流表的量程確定電路中的最大電流．