Question

標有“5V  2W”的小燈泡和“20Ω  1A”的滑動變阻器連接在如圖所示的電路中，電源電壓為6V，電流表量程為“0～0.6A”．電壓表量程為“0～3V”，為確保電路安全，閉合開關時，滑動變阻器接入電路的阻值范圍適宜控制在（不考慮溫度對電阻的影響）（ ）

A．0～2.5Ω之間
B．2.5Ω～12.5Ω之間
C．12.5Ω～20Ω之間
D．2.5Ω～20Ω之間

Answer 1

【答案】分析：由電路圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流；根據燈泡的銘牌計算電路允許通過的最大電流和燈泡的電阻，然后結合電壓表和電流表的量程并根據歐姆定律計算滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍．
解答：解：由電路圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流；
根據P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L===0.4A，
根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L===12.5Ω，
所以為確保電路安全電路中的最大電流為I=I_L=0.4A，
電路中的總電阻R===15Ω，
∵串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和，
∴滑動變阻器接入電路的最小值為：
R_滑=R-R_L=15Ω-12.5Ω=2.5Ω；
當電壓表的示數U_滑=3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
燈泡兩端電壓為：
U_L′=U-U_滑=6V-3V=3V，
此時電路中的電流：
I′===0.24A，
滑動變阻器接入電路的最大阻值為：
R_滑′===12.5Ω；
所以滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍為2.5Ω～12.5Ω．
故選B．
點評：本題考查學生能否靈活運用歐姆定律并結合串聯(lián)電路電阻和電壓規(guī)律以及電功率公式計算有關物理量正確判斷滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍．