Question

8．把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡L與最大阻值為100Ω的滑動(dòng)變阻器R_W連接在總電壓恒為18V的電路中，如圖所示．電流表和電壓表選擇的量程分別為“0～0.6A”和“0～15V”．要求閉合開關(guān)S后，兩電表的示數(shù)均不超過所選量程的最大測(cè)量值，且燈泡L兩端電壓不超過額定值（設(shè)燈絲電阻不變）．下列說法正確的是（　�。�

• A． 電路中允許通過的最大電流為0.6A
• B． 小燈泡L消耗電功率的最小值為1.5W
• C． 滑動(dòng)變阻器R_W允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω
• D． 小燈泡L和滑動(dòng)變阻器R_W總電功率的最大值為10.8W

Answer 1

分析 由圖燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)量串聯(lián)電路的電流，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
（1）由P=UI計(jì)算燈泡正常發(fā)光電流，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和電流表量程確定電路中最大電流；
（2）為保護(hù)電壓表，滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為15V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，利用串聯(lián)電路的電壓關(guān)系求出此時(shí)加在燈兩端的電壓；再利用歐姆定律求出此時(shí)電路中的最小電流和滑動(dòng)變阻器連入的電阻；最后利用P=UI求小燈泡的電功率最小值；
（3）由電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻，利用P=UI求電路的總功率最大值．

解答 解：
A、由P=UI可得燈泡正常發(fā)光電流：
I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
電流表量程0-0.6A，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知：電路中最大電流為0.5A．故A錯(cuò)誤；
B、燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
為保護(hù)電壓表，滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為15V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，U=U_L′+U_R，小燈泡兩端的最小電壓：U_L′=U-U_R=18V-15V=3V，
此時(shí)電路中的電流：I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
I′=$\frac{U}{{R}_{W}+{R}_{L}}$，即：0.25A=$\frac{18V}{{R}_{W}+12Ω}$，滑動(dòng)變阻器連入的最大電阻：R_W最大=60Ω，
此時(shí)小燈泡的電功率（最�。�：P_小=U_LI′=3V×0.25A=0.75W，故B錯(cuò)誤；
CD、電路中的最大電流應(yīng)為0.5A，
即：I=$\frac{U}{{R}_{W}+{R}_{L}}$=$\frac{18V}{{R}_{W}+12Ω}$=0.5A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻：R_W最小=24Ω，
此時(shí)電路中電功率最大：P_大=UI=18V×0.5A=9W，
所以D錯(cuò)誤；
變阻器的R_W允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω，故C正確．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵：一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過的最大電流、確定滑動(dòng)變阻器連入的最小阻值；二是根據(jù)電壓表的量程求出滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓、確定滑動(dòng)變阻器連入的最大阻值．