Question

小明做“調(diào)節(jié)燈泡亮度”的實(shí)驗(yàn)電路如圖，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0～3V”，滑動(dòng)變阻器規(guī)格“20Ω lA”，燈泡L標(biāo)有“2.5V 1.25W”字樣（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、滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是2.5Ω～10Ω

B、電路中電流變化的范圍是0.18A～0.5A

C、該電路的最大功率是2.25W

D、燈泡的最小功率是0.162W

Answer 1

分析：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
（1）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)求出電壓表的示數(shù)為3V時(shí)燈泡兩端的電壓，確定燈泡是否可以正常發(fā)光；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(dòng)變阻器允許通過最大電流中較小的一個(gè)，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(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，電路中的電流最小，滑動(dòng)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，利用P=I²R求出燈泡的最小功率，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍．

解答：解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，功率為1.25W，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，
∵串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，
∴此時(shí)電壓表的示數(shù)U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V
∵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，
∵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(shí)電路中的電流：
I=I_L=

PL

UL

=

1.25W

2.5V

=0.5A，
∵滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流為1A，
∴電路中的最大電流I_max=0.5A，
電路的最大電功率：
P_max=UI_max=4.5V×0.5A=2.25W，故C正確；
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小，最小為：
R_滑min=

U滑

Imax

=

2V

0.5A

=4Ω；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，電路中的電流最小，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
燈泡的電阻：
R_L=

UL

IL

=

2.5V

0.5A

=5Ω，
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=

UL′

RL

=

1.5V

5Ω

=0.3A，
∴電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A，故B不正確；
燈泡的最小功率：
P_L′=（I_min）²R_L=（0.3A）²×5Ω=0.45W，故D不正確；
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑max=

U滑max

Imin

=

3V

0.3A

=10Ω，
∴滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是4Ω～10Ω，故A不正確．
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(shí)的電壓和額定電壓相等．