Question

16．用如圖所示的電路測小燈泡的功率，電路中電源電壓為6V，電壓表的量程為0～3V，電流表的量程為0～0.6A．滑動變阻器的規格為“30Ω lA”，燈泡標有“4V  2W”字樣．若閉合開關，兩電表的示數均不超過所選量程，燈泡兩端的電壓不允許超過額定值，不考慮燈絲電阻的變化，則下列說法中正確的是 （　　）

• A． 滑動變阻器的電阻允許調節的范圍是0～30Ω
• B． 電流表示數的變化范圍是0～1A
• C． 燈泡的最小功率是2W
• D． 該電路的最大功率是2.25W

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）當變阻器連入電路的電阻為0時，燈泡的電壓等于電源電壓6V，據此判斷；
（2）開關閉合后，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電流最小，但不為0；
（3）當變阻器連入電路的電阻最大時，總電阻最大，電路中的電流最小，由串聯電路電阻的規律和歐姆定律求出電路中的最小電流，根據P=I²R求燈泡的最小功率；
（4）求出燈的電阻，結合電表的量程和燈泡的額定電流確定電路中的最大電流，根據P=UI求電路的最大功率．

解答 解：
由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
A、當變阻器連入電路的電阻為0時，電路為燈泡L的簡單電路，此時燈泡的電壓等于電源電壓6V，而燈泡的額定電壓只有4V，所以燈泡會損壞，故A錯誤；
B、閉合開關后，當變阻器接入電路中的電阻最大時，根據歐姆定律可知，電路中的電流最小，但不為0，故B錯誤；
C、由P=UI可得，燈泡的額定電流：I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{2W}{4V}$=0.5A，
燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{4V}{0.5A}$=8Ω；
當變阻器連入電路的電阻最大時，總電阻最大，電路中的電流最小，
則最小電流：I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑大}}$=$\frac{6V}{8Ω+30Ω}$=$\frac{3}{19}$A，
燈泡的最小功率：P _L小=I_小²R_L=（$\frac{3}{19}$A）²×8Ω≈0.2W，故C錯誤；
D、因串聯電路中各處的電流相等，且電壓表量程為0～3V，
當電壓表示數最大為3V，電路中的電流：I′=$\frac{{U}_{L大}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{8Ω}$=$\frac{3}{8}$A＜0.5A，
所以，為了保證所有元件的安全，電路中的最大電流為I_大=I′=$\frac{3}{8}$A，
則該電路的最大功率：P_總大=UI_大=6V×$\frac{3}{8}$A=2.25W，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、電功率公式的應用，關鍵是根據燈泡的額定電壓和兩個電表的量程確定電路中的最大電流；在判斷選項的正誤時，只要有一項不符合題意即為錯誤．