Question

某同學在做“調節燈泡亮度”的電學實驗時，電路如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0～3V”，滑動變阻器規格“20Ω lA”，燈泡L標有“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一0.5A
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

【答案】分析：從圖中可知，燈泡L與滑動變阻器串聯，電壓表與滑動變阻器并聯，為了不損壞電路元件，根據串聯電路電流的特點，應該選取通過燈泡L與通過滑動變阻器額定電流相比較，得出電路中的最大電流，通過燈泡L的電流可利用公式I_L=計算，并且此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，可利用公式R_總=計算總電阻，再利用公式R_L=計算燈泡的電阻，最后利用公式R_小=R_總-R_L計算滑動變阻器接入電路中的最小阻值；
為了不把電壓表損壞，電壓表的最大示數為3V，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，利用公式U_L′=U-U_大計算電壓，再利用公式I_小=計算電流，最后利用公式R_大=計算電阻，
燈泡的最小功率可利用公式P_小L=I_小²R_L計算；
電路中的最大功率可利用公式P_總大=UI_大計算．
解答：解：∵U_L=2.5V，P_L=1.25W
∴I_L===0.5A，
滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，根據串聯電路電流的特點，
所以電路中的最大電流I_大=I=I_L=0.5A，
由于此時電流最大，所以滑動變阻器接入電路中的電阻最小，
 R_總===9Ω，
R_L===5Ω，
R_小=R_總-R_L=9Ω-5Ω=4Ω；
∵當電壓表的示數最大為U_大=3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電流最小，
∴U_L′=U-U_大=4.5V-3V=1.5V，
再利用公式I_小===0.3A，
最后利用公式R_大===10Ω；
所以電路中電流的變化范圍是0.3A-0.5A，滑動變阻器阻值的變化范圍是4Ω-10Ω；
燈泡的最小功率為P_小L=I_小²R_L=（0.3A）²×5Ω=0.45W；
電路中的最大功率為P_總大=UI_大=4.5V×0.5A=2.25W．
故選D．
點評：本題綜合性較強，考查的內容較多，會用歐姆定律計算，會用電功率公式計算，知道串聯電路的電壓規律，電流規律，電阻規律，要用到電功率的一個變形公式：P=I²R求解，需要注意的是：P=I²R和P=這兩個公式在電功率計算題里要經常用到．