Question

如圖所示，把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡與最大阻值為120Ω的滑動(dòng)變阻器連接在電源電壓恒為18V的電路中，電流表和電壓表的量程分別是0～0.6A和0～15V，要求閉合開關(guān)后兩電表的示數(shù)均不超過所選量程，且燈泡兩端電壓不允許超過額定值（燈絲電阻不變）．下列說法正確的是（ ）

A．在滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變大
B．電路的總功率最大值為9W
C．小燈泡的電功率最小值約為0.22W
D．滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω

Answer 1

【答案】分析：由圖可知燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓，電流表測電路中的電流；
（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中，接入電路的電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化；
（2）已知小燈泡的規(guī)格“6V  3W”，則可求出燈泡的電阻及額定電流，比較額定電流及電流表的最大量程，可得出電路中允許通過的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路的電阻，利用電阻的串聯(lián)特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小值，再根據(jù)P=UI求出此時(shí)電路中的最大功率；
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流、滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值，再根據(jù)P=UI求出燈泡的最小電功率，進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍．
解答：解：（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中，接入電路的電阻變小，電路的總電阻變��；
根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)變大；
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器兩端分得的電壓變小，即電壓表的示數(shù)變小．
（2）燈絲的電阻為：
R_L===12Ω，
燈正常發(fā)光時(shí)的電流為：
I_L===0.5A；
所以由題知可知電路中的最大電流應(yīng)為I_最大=0.5A，
即：I_最大===0.5A，
∴滑動(dòng)變阻器連入電路的最小值R_最小=24Ω，
電路中電功率最大：P_最大=UI_最大=18V×0.5A=9W．
（3）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，電路中的電流最小，
∵U=U_L′+U_R，
∴U_L′=U-U_R=18V-15V=3V，
此時(shí)電路中最小的電流為：
I′===0.25A，
滑動(dòng)變阻器連入的最大電阻為：
R_最大===60Ω；
此時(shí)小燈泡的電功率最小為：
P_小=U_LI′=3V×0.25A=0.75W；
由此可知：滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為24Ω～60Ω．
故選BD．
點(diǎn)評：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．