Question

17．如圖所示的電路中，電源電壓恒為4.5 V，燈泡L標有“4.5V 2.25W”字樣（不計溫度對燈絲電阻的影響），滑動變阻器R最大阻值為50Ω，電壓表量程為“0～3V”，電流表量程為“0～0.6A”．在電路安全的情況下，下列說法正確的是（　�。�

• A． 將滑片P移到R的最左端，閉合開關(guān)S、S₁，電壓表讀數(shù)超過量程
• B． 燈泡L正常發(fā)光時的電阻值為7.5Ω
• C． 只閉合開關(guān)S，該電路的最大功率是2.7 W
• D． 只閉合開關(guān)S，滑動變阻器的取值范圍是0～18Ω

Answer 1

分析 （1）將滑片P移到R的最左端，閉合開關(guān)S、S₁時，燈泡L與滑動變阻器R的最大阻值并聯(lián)，電壓表被短路無示數(shù)，據(jù)此判斷選項A；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡正常發(fā)光時的電阻；
（3）只閉合開關(guān)S時，滑動變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻為零時電路中的電流，然后與電流表的量程相比較判斷出燈泡可以正常發(fā)光，此時電路的最大電功率即為燈泡的額定功率；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出滑動變阻器的取值范圍．

解答 解：
（1）將滑片P移到R的最左端，閉合開關(guān)S、S₁時，燈泡L與滑動變阻器R的最大阻值并聯(lián)，電壓表被短路無示數(shù)，所以電壓表讀數(shù)不會超過量程，故A錯誤；
（2）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡正常發(fā)光時的電阻R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（4.5V）^{2}}{2.25W}$=9Ω，故B錯誤；
（3）只閉合開關(guān)S時，滑動變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，通過燈泡的電流：
I_L=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{4.5V}{9Ω}$=0.5A，
此時電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)小于0.6A，則電路的最大功率為2.25W，故C錯誤；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R=3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R=4.5V-3V=1.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R}}{R}$，即$\frac{1.5V}{9Ω}$=$\frac{3V}{R}$，
解得：R=18Ω，
所以，滑動變阻器的取值范圍是0～18Ω，故D正確．
故選D．

點評 本題考查了串聯(lián)的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分析好電路的連接方式和電表所測的電路元件是關(guān)鍵．