Question

20．把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡L與最大阻值為100Ω的滑動(dòng)變阻器R連接在總電壓恒為18V的電路中，燈絲電阻不隨溫度變化，如圖所示．電流表和電壓表選擇的量程分別為“0～0.6A”和“0～15V”． 在保證電路安全的情況下，下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電流0.2A
• B． 當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)為4.8V
• C． 為了保證電路的安全，滑動(dòng)變阻器允許接入的最大阻值為36Ω
• D． 為了保證電路的安全，滑動(dòng)變阻器允許接入的最小阻值是24Ω

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI求出正常發(fā)光時(shí)的電流；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，再根據(jù)歐姆定律求出當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)燈泡兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表的示數(shù)；
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值；
（4）比較燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，故A錯(cuò)誤；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，燈泡兩端的電壓：
U_L′=IR_L=0.4A×12Ω=4.8V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表的示數(shù)：
U_R=U-U_L′=18V-4.8V=13.2V，故B錯(cuò)誤；
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R大=15V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L小=U-U_R大=18V-15V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{L小}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R大}}{{R}_{大}}$，即$\frac{3V}{12Ω}$=$\frac{15V}{{R}_{大}}$，
解得：R_大=60Ω，故C錯(cuò)誤；
（4）因燈泡的額定電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.5A，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，故D正確．
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，會(huì)確定滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大和最小阻值是關(guān)鍵．