Question

11．小明在做“調(diào)節(jié)燈泡亮度”的電學(xué)實(shí)驗時，電路如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0-3V”，滑動變阻器規(guī)格“50Ω  1A”，燈泡L標(biāo)有“2.5V  1W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在不損壞電路元件的情況下，下列判斷正確的是（　�。�

• A． 燈泡兩端的最大電壓可調(diào)到4.5V
• B． 該電路中消耗的最大功率是1.5W
• C． 電路中電流變化的范圍是0.3A-0.5A
• D． 滑動變變阻器阻值變化的范圍是5Ω-12.5Ω

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表的示數(shù)即可判斷燈泡兩端的最大電壓；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知電路中的最大電流為燈泡額的電流和滑動變阻器允許通過最大電流中較小的一個，根據(jù)P=UI求出電路中的最大電功率，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，利用歐姆定律求出燈泡的電阻，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步求出電路中電流變化的范圍，最后根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動變阻器阻值變化的范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，功率為1W，
串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，所以電壓表的示數(shù)U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V
又2V＜3V，沒有超出電壓表的量程，燈泡兩端的電壓可以達(dá)到2.5V，如果再大的話，就容易被燒壞，故A錯誤；
（2）串聯(lián)電路中各處的電流相等，根據(jù)P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，
滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，所以電路中的最大電流I_max=0.4A，
電路的最大電功率：
P_max=UI_max=4.5V×0.4A=1.8W，故B錯誤；
此時滑動變阻器接入電路的電阻最小，最小為：
R_滑min=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{max}}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω，
燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑max=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
I_min=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{6.25A}$=0.24A，
所以電路中電流變化的范圍是0.24A～0.4A，故C錯誤；
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑max=$\frac{{U}_{滑max}}{{I}_{min}}$=$\frac{3V}{0.24A}$=12.5Ω，
所以滑動變阻器阻值變化的范圍是4Ω～12.5Ω，故D正確．
故選D．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流確定電路中的最大電流和電壓表的最大示數(shù)確定電路中的最小電流，并且要知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．