Question

5．某同學(xué)在做“調(diào)節(jié)燈泡亮度“的電學(xué)實驗時，電路如圖所示，電源電壓恒為 4.5V，電壓表量程“0～3V“，滑動變阻器規(guī)格“20Ω lA“，燈泡 L 標(biāo)有“2.5V 1.25W“字樣（忽 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． 電路中電流變化的范圍是 0.18A-0.5A
• B． 滑動變阻器阻值變化的范圍是 2.5Ω～10Ω
• C． 燈泡的最小功率是 0.162W
• D． 該電路的最大功率是 2.25W

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，電路中的最大電流為燈泡額的電流和滑動變阻器允許通過最大電流中較小的一個，根據(jù)P=UI可求電路的最大功率；
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出滑動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，電路中的電流最小，燈泡的功率最小，滑動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)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的最小電流，進一步求出電路中電流變化的范圍，
最后根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動變阻器阻值變化的范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，功率為1.25W，
因串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，所以此時電壓表的示數(shù)：
U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V＜3V，沒有超過電壓表的量程，
所以燈泡兩端的電壓可以達到2.5V，
由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{\;}_{\;}^{\;}}{\;}$$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
而滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以電路中的最大電流：I_max=0.5A，該電路的最大功率是：
P_大=UI_max=4.5V×0.5A=2.25W，故D正確；
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時滑動變阻器接入電路的電阻最小，最小值為：
R_滑min=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{max}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時，由串聯(lián)電路分壓原理，變阻器連入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，燈泡的功率最小，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω，
燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑max=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
I_min=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$═0.3A，
則電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A，故A錯誤；
燈泡的最小功率：P_L′=U_L′I_min=1.5V×0.3A=0.45W，故C錯誤；
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：R_滑max=$\frac{{U}_{滑max}}{{I}_{min}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
則滑動變阻器阻值變化的范圍是4Ω～10Ω，故B錯誤．
故選D．

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)光時的電壓和額定電壓相等．