Question

6．如圖甲所示電路中，電源電壓為5V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，電流表、電壓表連入電路的量程分別為“0～0.6A”和“0～3V”，小燈泡上標(biāo)有“3V”字樣，通過小燈泡的電流隨其兩端的電壓變化關(guān)系如圖乙．下列說法正確的是（　　）

• A． 小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為12Ω
• B． 當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，通電10s，小燈泡消耗的電能為4J
• C． 滑片P向b移動(dòng)，電壓表示數(shù)變大
• D． 為保護(hù)電路元件，滑動(dòng)變阻器的取值范圍為8Ω～15Ω

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(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流，根據(jù)歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，根據(jù)圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據(jù)W=UIt求出通電10s小燈泡消耗的電能；
（3）根據(jù)滑片的移動(dòng)可知接入電路中電阻的變化，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知電壓表示數(shù)的變化；
（4）比較燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)

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(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U_L=3V，由圖乙可知通過燈泡的電流I_L=0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω，故A正確；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，由圖象可知燈泡兩端的電壓U_L′=2V，
通電10s小燈泡消耗的電能：
W_L=U_L′It=2V×0.2A×10s=4J，故B正確；
（3）滑片P向b移動(dòng)，接入電路中的電阻變大，
因串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，
所以，滑動(dòng)變阻器分得的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，故C正確；
（4）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡的額定電流為0.25A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.25A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=5V-3V=2V，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{大}}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑大=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑大=5V-3V=2V，
由圖象可知，電路中的電流I_小=0.2A，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑′=$\frac{{U}_{滑大}}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，
所以，為保護(hù)電路元件，滑動(dòng)變阻器的取值范圍為8Ω～15Ω，故D正確．
故選ABCD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．