Question

5．如圖所示電路中，電源電壓恒為12V，電流表量程為0～3A，滑動變阻器標有“12Ω  2A”字樣，燈泡L₁標有“2V 1W”字樣，燈泡L₂標有“12V 6W”字樣（兩燈絲電阻不變）．在保證原件安全的情況下，下列說法正確的是（　　）

• A． 閉合S₁，S₂，斷開S₃時，通過L₁的電流為0.5A
• B． 只閉合S₃，變阻器的滑片滑到最右端時L₁正常發(fā)光
• C． 閉合S₁，S₂和S₃時，電流表的最小示數為1.5A
• D． 整個電路工作1min最多消耗電能為2160J

Answer 1

分析 （1）閉合S₁、S₂，斷開S₃時，分析電路連接情況確定通過過L₁的電流；
（2）只閉合S₃，滑阻器的滑片滑到最右端時，分析電路連接情況，根據燈泡L₁標有“2V 1W”字樣，求出燈的額定電流和燈的電阻，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流與燈的額定電流比較；
（3）閉合S₁、S₂和S₃時，分析電路連接情況，確定燈L₂的發(fā)光情況，根據P=UI求出燈的L₂的電流，當變阻器連入電路中的電阻最大時，通過其的電流最小，根據并聯電路的電流特點計算電流表最小示數；
（4）三個開關都閉合時，燈泡L₂與滑動變阻器并聯，分析燈L₂發(fā)光情況，根據W=UIt，當總電流最大時，
電路消耗的電能最大；
知道燈泡L₂的額定電壓和滑動變阻器允許通過的最大電流，由并聯電路的電流特點求出電路中的最大總電流，根據W=UIt求出消耗的最大電能．

解答 解：
A、閉合S₁、S₂，斷開S₃時，由圖可知，L₁短路，R斷路，電路中只有L₂，通過通過L₁的電流為0；A錯誤；
B、只閉合S₃，由圖可知，變阻器的滑片滑到最右端時R接入電路的電阻最大，L₁與R串聯；
燈L₁的額定電流：
I₁=$\frac{{P}_{額1}}{{U}_{額1}}$=$\frac{1W}{2V}$=0.5A，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，燈的電阻：
R_L1=$\frac{{U}_{額1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω，
根據電阻的串聯和歐姆定律，此時電路中的電流：I′=$\frac{U}{{R}_{L1}+{R}_{滑}}$=$\frac{12V}{4Ω+12Ω}$=0.75A＞0.5A，
故L₁不可能正常工作，
故B錯誤；
C、閉合S₁、S₂和S₃時，由圖可知，L₂與R并聯，燈L₂正常發(fā)光，電流表測干路電流，
L₂兩端電壓等于其額定電壓U_額=12V，通過L₂的電流即為其額定電流：
I₂=$\frac{{P}_{額2}}{{U}_{額2}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A；
當滑片P處于最右端時，其接入電路中的電阻最大為R=12Ω，通過R的電流最小，根據并聯電流的規(guī)律，此時電流表示數I最�。�
I=I₂+I_R=I₂+$\frac{U}{R}$=0.5A+$\frac{12V}{12Ω}$=1.5A；
故C正確；
D、三個開關都閉合時，燈泡L₂與滑動變阻器并聯，當滑動變阻器允許通過的電流最大時，電路消耗的電能W=UIt最大，
因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，且I₂=0.5A，I_滑=2A，
所以，電路中的最大電流：
I_最大=I₂+I_滑=0.5A+2A=2.5A，
電路消耗的最大電能：
W_最大=UI_最大t=12V×2.5A×1×60s=1800W，
故D錯誤．
故選C．

點評 本題考查了串聯電路和并聯電路的特點、歐姆定律、電功率公式的靈活應用，要注意電路中最大電流的判斷．