Question

10．若圖所示，電源兩端電壓保持12V不變，小燈泡L上標有“6V 3W”字樣，滑動變阻器最大電阻值R=60Ω．不考慮燈絲電阻隨溫度的變化，下列說法正確的是（　　）

• A． S閉合后，使電壓表的示數減少1V，小燈泡L兩端的電壓就增加1V
• B． S閉合后，小燈泡L的最小實際電功率為0.5W
• C． 小燈泡L正常發光時，變阻器R消耗的電功率為6W
• D． 開關S斷開時，電壓表的示數為12V

Answer 1

分析 （1）當S閉合后，滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓：
①電壓表示數的變化和燈泡兩端的電壓變化相同；
②根據P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，燈泡的實際功率最小，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流，再根據P=I²R求出燈泡的最小實際電功率；
③燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據串聯電路的電流特點和P=UI求出電路中的電流，利用歐姆定律求出燈泡的電阻，根據串聯電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，利用P=UI求出變阻器R消耗的電功率；
（2）當開關S斷開時，電路斷路，電壓表測電源的電壓．

解答 解：（1）S閉合后，滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓，
①當電壓表的示數減少1V，則小燈泡L兩端的電壓就減小1V，故A錯誤；
②由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，燈泡的實際功率最小，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的最小電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{大}}$=$\frac{12V}{12Ω+60Ω}$=$\frac{1}{6}$A，
燈泡的最小電功率：
P_L小=（I_小）²R_L=（$\frac{1}{6}$A）²×12Ω≈0.33W，故B錯誤；
③燈泡正常發光時的電壓U_L=6V，功率P_L=3W，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=12V-6V=6V，
變阻器R消耗的電功率：
P_R=U_RI=6V×0.5A=3W，故C錯誤；
（2）開關S斷開時，電壓表測電源的電壓，電壓表的示數為12V，故D正確．
故選D．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，知道燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等以及滑動變阻器接入電路中的電阻最大時燈泡的實際功率最小是關鍵．