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6V，電流表的量程為“0-0.6A”電壓表量程“0-3V”，滑動變阻器的規格為“20Ω 2A”，燈泡L標有“3V 0.9W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在實驗中為了保證所有元件的安全，下列判斷不正確的是（　　）

• A． 該電路中，變阻器R接入電路的阻值變化范圍為0-20Ω
• B． 該電路消耗的總功率的變化范圍為1.2W-3.6W
• C． 該電路中，電流表示數的變化范圍為0.2A-0.6A
• D． 該電路中，電燈消耗功率的變化范圍為0.4W-0.9W

Answer 1

分析 （1）根據題意判斷出電路中的最大電流，根據其確定變阻器的阻值范圍；
（2）根據電流表、電壓表、變阻器、燈泡的規格判斷電流的最大值，根據歐姆定律判斷電流的最小值；
根據電流的變化范圍，由P=UI計算電路總功率的變化范圍，得出結論；
（3）根據燈絲的阻值不變，結合電流的變化得出燈泡電功率的變化．

解答 解：
由P=UI得，燈泡正常發光時的電流值：I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A，燈泡的電阻值：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
A、由電路圖知，燈泡與變阻器串聯，電流表的量程為0～0.6A，燈泡的額定電流為0.3A，變阻器允許通過的最大電流為2A，可知電路中允許通過的最大電流為0.3A，此時燈泡兩端電壓為3V，未超過電壓表的量程；
電流最大時，為變阻器允許的最小值，所以R_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最大}}$=$\frac{U-{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，由此可得變阻器的變化范圍為10～20Ω，A說法錯誤；
BC、當變阻器的阻值最大時，電路中的電流最小，I_最小=$\frac{U}{{R}_{最大}+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A，此時電路消耗的最小功率P_最小=UI_最小=6V×0.2A=1.2W；
由A知，I_最大=0.3A，則P_最大=UI_最大=6V×0.3A=1.8W，可得電路中的電流變化范圍為0.2A～0.3A，電功率的變化范圍為1.2W～1.8W，B、C錯誤；
D、電路的最小電流為0.2A，燈泡的最小電功率P_L小=U_小I_小=（I_小）²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W；
燈泡的最大功率等于0.9W，所以燈泡的功率范圍為0.4W～0.9W，D正確．
故選ABC．

點評 本題是有關電功率的應用分析，掌握電功率的計算公式，能夠確定電路的最大電流和最小電流值是關鍵．