Question

如圖所示的電路中，電源電壓4V保持不變，燈L上標有“3V  1.5W”字樣，電流表的量程為（0～0.6）A，電壓表的量程為（0～3）V，滑動變阻器的最大阻值是20Ω．當開關S閉合后，移動滑動變阻器的滑片P，在保證電路安全的情況下，下述判斷正確的是（ ）

A．電壓表的示數的變化范圍為0～3V
B．燈L消耗的最小功率小于0.2W
C．電路中的電流最大為0.5A
D．滑動變阻器連入電路中的電阻越小，它消耗的電功率越小

Answer 1

【答案】分析：（1）根據燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，由I=求出燈泡的額定電流，由歐姆定律求出燈泡的電阻，根據要求保證電路安全比較燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流．
（2）當滑動變阻器接入電路的電阻增大時，根據歐姆定律可知電路中的電流減小，由電阻的分壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓變大；當電壓表的示數最大U_滑′=3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，電路中的電流最小；根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流，利用P=UI求出燈L消耗的最小功率．
（3）滑動變阻器與燈泡串聯，根據電阻的串聯特點和歐姆定律表示出電路中的電流，根據P=I²R表示出滑動變阻器消耗的電功率，利用數學知識可知滑動變阻器消耗最大功率時的電阻，從而可知滑動變阻器消耗電功率的變化．
解答：解：（1）燈泡L正常工作時的電流為：
I_L===0.5A；
燈泡的電阻為：
R_L===6Ω，
為了保證電路中各元件安全工作，電路中的最大電流I_最大=0.5A；
（2）當電壓表的示數最大U_滑′=3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，電路中的電流最小，
此時燈泡兩端的電壓為U′=U-U_滑′=4V-3V=1V，即電壓表的示數范圍為1V～3V；
此時電路的電流為I_最小===A，
燈L消耗的最小功率P_最小=U′×I_最小=1V×A=W＜0.2W；
（3）滑動變阻器與燈泡串聯，
電路中的電流I=，
滑動變阻器消耗的電功率P_滑=I²R=（）²R=，
當R=6Ω時，滑動變阻器消耗的電功率最大．
故選BC．
點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率的計算，關鍵是電功率的幾個變形式的靈活運用，應該結合已知條件靈活選用合適的公式進行分析、求解．