Question

17．某同學在做“調節(jié)燈泡亮度”的電學實驗時，電路如圖所示．電源電壓恒為6V，電流表的量程為“0～0.6A”，電壓表量程“0～3V”，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 2A”，燈泡L標有“3V  0.9W”字樣（忽略燈絲電阻變化）．在實驗中為了保證所有元件的安全，下列判斷正確的是（　�。�

• A． 該電路中，變阻器R接入電路的阻值變化范圍為0～20Ω
• B． 該電路中，電流表示數(shù)的變化范圍為0.2A～0.6A
• C． 該電路中，電壓表示數(shù)的變化范圍為2 V～3V
• D． 該電路中，電燈消耗功率的變化范圍為0.4W～3.6W

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意判斷出電路中的最大電流，根據(jù)其確定變阻器的阻值范圍；
（2）根據(jù)電流表、電壓表、變阻器、燈泡的規(guī)格判斷電流的最大值，根據(jù)歐姆定律判斷電流的最小值；根據(jù)電流的變化范圍，可得燈泡電壓的變化范圍；
（3）根據(jù)燈絲的阻值不變，結合電流的變化得出燈泡電功率的變化．

解答 解：
由P=UI得，燈泡正常發(fā)光時的電流值：I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A，
燈泡的電阻值：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
（1）由電路圖知，燈泡與變阻器串聯(lián)，電流表的量程為0～0.6A，燈泡的額定電流為0.3A，變阻器允許通過的最大電流為2A，
由串聯(lián)電路特點可知電路中允許通過的最大電流為0.3A，此時燈泡兩端電壓為3V，未超過電壓表的量程；
變阻器允許的最小值時電路中電阻最小，電流最大，所以變阻器連入的最小值：
R_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最大}}$=$\frac{U-{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，
由此可得變阻器的變化范圍為10～20Ω，故A錯誤；
（2）當變阻器的阻值最大時，電路中電阻最大，電路中的電流最小，
I_最小=$\frac{U}{{R}_{最大}+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A，
此時燈泡兩端電壓最小，U_最小=I_最小R_L=0.2A×10Ω=2V，
所以電路中的電流變化范圍為0.2A～0.3A，故B錯誤；
電壓表的變化范圍為2V～3V，故C正確；
此時電路消耗的最小功率：P_最小=UI_最小=6V×0.2A=1.2W；
（3）電路的最小電流為0.2A，燈泡的最小電功率：P_L小=（I_最小）²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W；
燈泡的最大功率等于0.9W，所以燈泡的功率范圍為0.4W～0.9W，故D錯誤．
故選C．

點評 本題考查了串聯(lián)電路特點、歐姆定律和電功率公式的靈活應用，根據(jù)電路元件的規(guī)格確定電路的最大電流和最小電流值是關鍵．