Question

5．如圖所示的電路中，電源電壓為4.5V不變，燈L標(biāo)有“3V 0.9W”，設(shè)燈L的電阻不變，滑動變阻器R標(biāo)有“30Ω 1A”，電流表量程為“0～0.6A”，電壓表量程為“0～3V”．為了保護(hù)各電表和元件，滑動變阻器R允許接入電路的阻值范圍是（　�。�

• A． 0～20Ω
• B． 0～30Ω
• C． 5～20Ω
• D． 20～30Ω

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R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)P=UI求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程和滑動變阻器允許通過的最大電流相比較確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值；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L兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出答案．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
由P=UI可得，燈泡L的額的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，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=0.3A，此時變阻器接入電路中的電阻最小，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻和電路中的總電阻分別為：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω；
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，此時燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_大=$\frac{{U}_{R}}{I′}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
滑動變阻器R允許接入電路的阻值范圍是5～20Ω．
故選C．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定滑動變阻器接入電路中的最小值以及根據(jù)電壓表的量程確定滑動變阻器接入電路中的最大值．