Question

2．如圖所示，電路中電源電壓恒為4.5V，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(guī)格為“35Ω  1.5A”，燈泡的額定電流為0.5A，電阻為5Ω（燈絲電阻不變）．閉合開關，要求兩電表的示數均不能超過所選量程，燈泡兩端電壓不允許超過額定值，則下列說法正確的是（　　）

• A． 燈泡的最小功率是0.45 W
• B． 滑動變阻器允許的調節(jié)范圍是4Ω～35Ω
• C． 當滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，電壓表示數變大，燈泡變亮
• D． 當滑動變阻器的滑片向左滑動過程中，電壓表與電流表示數的比值不變

Answer 1

分析 （1）由電壓表的量程為0～3V，確定變阻器的最大電壓，由串聯電路電壓的規(guī)律求燈的最小電壓，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求燈的最小功率；
（2）根據分壓原理，變阻器的電壓最大時變阻器連入電路的電阻最大，據此求出變阻器的最大電阻；
根據燈的額定電流確定電路中的最大電流，由歐姆定律求電路的最小電阻，由串聯電阻的規(guī)律求變阻器連入電路中電阻最小，從而確定答案；
（3）分析電路的連接，當滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，R的電阻變大，根據分壓原理和串聯電路電壓的規(guī)律確定燈的電壓變化，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判斷燈的亮度變化；
（4）根據歐姆定律可知電壓表與電流表示數的比的即為R連入電路中的電阻大小，所以根據R的阻值變化即可判斷．

解答 解：由圖可知：變阻器與燈泡串聯，電壓表測量變阻器兩端的電壓，電流表測量電路中的電流；
A、由于電壓表的量程為0～3V，故變阻器的最大電壓為3V，根據串聯電路電壓的規(guī)律，此時燈的電壓最小為4.5V-3V=1.5V，燈的功率最小，P_小=$\frac{{U}_{小}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（1.5V）^{2}}{5Ω}$=0.45W；故A正確；
B、變阻器的電壓最大時變阻器連入電路的電阻最大，根據串聯電路的電流處處相等和歐姆定律可得：
I=$\frac{{U}_{R大}}{{R}_{大}}$=$\frac{{U}_{小}}{{R}_{L}}$，所以，R_大=$\frac{{U}_{R大}}{{U}_{小}}$R_L=$\frac{3V}{1.5V}$×5Ω=10Ω；
由于燈泡的額定電流為0.5A，則電路中的最大電流為0.5A，此時電路的總電阻最小，根據歐姆定律可得：R_小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω；根據串聯電阻的規(guī)律，所以變阻器連入電阻中的最小電阻為9Ω-5Ω=4Ω，滑動變阻器允許的調節(jié)范圍是4～10Ω；故B錯誤；
C、當滑動變阻器的滑片向右滑動過程中，R的電阻變大，根據分壓原理，電壓表示數變大，由串聯電路電壓的規(guī)律，燈的電壓變小，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈的實際功率變小，燈變暗，故C錯誤；
D、當滑動變阻器的滑片向左滑動過程中，R的電阻變小，根據歐姆定律，電壓表與電流表示數的比即R連入電路中的電阻大小，所以電壓表與電流表示數的比值變小，故D錯誤．
故選A．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據燈泡正常工作電流和電流表的量程確定電路中的最大電流．