19.如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,R1為定值電阻,滑動變阻器的最大阻值為R2,且R1=2R2,燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣,所用電流表的量程均為0〜0.6A和0〜3A,當(dāng)三個開 關(guān)S1、S2、S3都閉合時,燈泡L正常發(fā)光,兩電流表指針的位置相同.當(dāng)三個開關(guān)的狀態(tài)及滑動變阻器的阻值變化時,電路消耗的總功率也陸之變化.下列判斷正確的是(忽略溫度對燈電阻的影響)( 。
①電源電壓為6V
②R1的阻值為24Ω
③電路消耗總功率的最小值為1W
④電路消耗總功率的最大值為3.75W.
A.①②B.③④C.①④D.②③

分析 (1)當(dāng)三個開 關(guān)S1、S2、S3都閉合時,滑動變阻器被短路,燈泡和R1并聯(lián),燈泡L正常發(fā)光,據(jù)此推斷出電源電壓;
(2)根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻;電流表的量程均為0〜0.6A和0〜3A,兩電流表指針的位置相同,A2電流表測量的是干路電流,A2電流表測量的是R1中的電流,據(jù)此得出兩支路電流的比值關(guān)系,根據(jù)并聯(lián)電路的分流特點得出電阻的關(guān)系,進(jìn)而求出R1的阻值;
(3)根據(jù)P=UI可知,電源電壓不變,電流最大時.電路消耗的總功率最大,反之最小.

解答 解:①當(dāng)三個開 關(guān)S1、S2、S3都閉合時,滑動變阻器被短路,燈泡和R1并聯(lián),燈泡L正常發(fā)光,所以電源電壓等于燈泡的額定電壓,為6V;
②燈泡的電阻RL=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω,
A2電流表測量的是干路電流,A2電流表測量的是R1中的電流,兩電流表指針的位置相同,電流表的量程均為0〜0.6A和0〜3A,
所以I:I1=5:1,即I1:IL=1:4,
$\frac{{I}_{1}}{{I}_{L}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{1}}$=$\frac{1}{4}$,
所以R1的阻值R1=4RL=4×12Ω=48Ω;
③R2=$\frac{1}{2}$R1=$\frac{1}{2}$×48Ω=24Ω,
只閉合S2,滑片滑到最左端時,R1和R2串聯(lián),電阻最大,此時電路中的電流最小,電路消耗總功率最小,
電路消耗總功率的最小值P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{(6V)^{2}}{48Ω+24Ω}$=0.5W;
④三個開 關(guān)S1、S2、S3都閉合時,滑動變阻器被短路,燈泡和R1并聯(lián),此時的總電阻最小,電路中的電流最大,電路消耗的總功率最大,
燈泡的電流IL=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A,R1中的電流I1=$\frac{1}{4}$IL=$\frac{1}{4}$×0.5A=0.125A,
電路總電流I=I1+IL=0.125A+0.5A=0.625A,
P=UI=6V×0.625A=3.75W.
①④正確.
故選C.

點評 本題考查了學(xué)生對電路結(jié)構(gòu)的識別、串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率計算公式的理解和掌握,弄明白什么時候總功率最大和最小是解決此題的關(guān)鍵,綜合性較強(qiáng),難度較大.

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