Question

5．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6.0V，電壓表量程為“0～3V”，電流表量程為“0～0.6A”，滑動變阻器規格為“10Ω　0.5A”，燈泡L標有“3.8V　1.9W”字樣（忽略燈絲電阻變化），為保證電路中其他元件的安全，下列判斷不正確的是（　　）

• A． 電路中電流變化的范圍是0.34A～0.5A
• B． 滑動變阻器阻值變化的范圍是4.4Ω～7.6Ω
• C． 燈泡的最小功率是1.184W
• D． 該電路的最大功率是3W

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據串聯電路的電壓特點求出電壓表的示數；再根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；當電壓表的示數為3V時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，利用歐姆定律求出燈泡的電阻，利用串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，進一步求出電路中電流變化的范圍，最后根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動變阻器阻值變化的范圍；
根據燈泡兩端的最小電壓和通過的最小電流，根據P=UI即可求出燈泡的最小功率；
根據根據串聯電路的電流特點可知電路中的最大電流為燈泡額的電流和滑動變阻器允許通過最大電流中較小的一個，根據P=UI求出電路中的最大電功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
燈泡正常發光時的電壓為3.8V，功率為1.9W，燈泡的額定電流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.9W}{3.8V}$=0.5A；
因為串聯電路總電壓等于各分電壓之和，所以此時電壓表的示數U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，此時滑動變阻器接入電路的電阻最小，最小阻值為：
R_滑min=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{max}}$=$\frac{2.2V}{0.5A}$=4.4Ω；
當電壓表的示數為3V時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.8V}{0.5A}$=7.6Ω，
燈泡兩端的電壓：U_L′=U-U_滑max=6V-3V=3V，
電路中的最小電流：
I_min=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{7.6Ω}$≈0.39A，
故電路中電流變化的范圍是0.39A～0.5A，故A錯誤；
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑max=$\frac{{U}_{滑max}}{{I}_{min}}$=$\frac{3V}{\frac{3V}{7.6Ω}}$=7.6Ω，
故滑動變阻器阻值變化的范圍是4.4Ω～7.6Ω，故B正確；
燈泡的最小功率：P_Lmin=U_L′×I_min=3V×$\frac{3}{7.6}$A=1.184W，故C正確；
因為串聯電路中各處的電流相等，而滑動變阻器允許通過的最大電流為0.5A，所以電路中的最大電流I_max=0.5A，
電路的最大電功率：P_max=UI_max=6V×0.5A=3W，故D正確．
故選A．

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，關鍵是根據燈泡的額定電流確定電路中的最大電流和電壓表的最大示數確定電路中的最小電流，并且要知道燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等．