Question

8．把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡L與最大阻值為100Ω的滑動變阻器R_W連接在總電壓恒為18V的電路中，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”．要求閉合開關(guān)S后，兩電表的示數(shù)均不超過所選量程的最大測量值，且燈泡L兩端電壓不超過額定值（設(shè)燈絲電阻不變）．下列說法正確的是（　　）

• A． 電路中允許通過的最大電流為0.6A
• B． 小燈泡L消耗電功率的最小值為1.5W
• C． 滑動變阻器R_W允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω
• D． 小燈泡L和滑動變阻器R_W總電功率的最大值為10.8W

Answer 1

分析 由圖燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量串聯(lián)電路的電流，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓．
（1）由P=UI計算燈泡正常發(fā)光電流，根據(jù)串聯(lián)電路特點和電流表量程確定電路中最大電流；
（2）為保護(hù)電壓表，滑動變阻器兩端的最大電壓為15V，此時滑動變阻器連入的電阻最大，利用串聯(lián)電路的電壓關(guān)系求出此時加在燈兩端的電壓；再利用歐姆定律求出此時電路中的最小電流和滑動變阻器連入的電阻；最后利用P=UI求小燈泡的電功率最小值；
（3）由電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器連入電路的最小電阻，利用P=UI求電路的總功率最大值．

解答 解：
A、由P=UI可得燈泡正常發(fā)光電流：
I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
電流表量程0-0.6A，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知：電路中最大電流為0.5A．故A錯誤；
B、燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
為保護(hù)電壓表，滑動變阻器兩端的最大電壓為15V，此時滑動變阻器連入的電阻最大，U=U_L′+U_R，小燈泡兩端的最小電壓：U_L′=U-U_R=18V-15V=3V，
此時電路中的電流：I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
I′=$\frac{U}{{R}_{W}+{R}_{L}}$，即：0.25A=$\frac{18V}{{R}_{W}+12Ω}$，滑動變阻器連入的最大電阻：R_W最大=60Ω，
此時小燈泡的電功率（最�。�：P_小=U_LI′=3V×0.25A=0.75W，故B錯誤；
CD、電路中的最大電流應(yīng)為0.5A，
即：I=$\frac{U}{{R}_{W}+{R}_{L}}$=$\frac{18V}{{R}_{W}+12Ω}$=0.5A，此時滑動變阻器連入電路的最小電阻：R_W最小=24Ω，
此時電路中電功率最大：P_大=UI=18V×0.5A=9W，
所以D錯誤；
變阻器的R_W允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω，故C正確．
故選C．

點評 本題關(guān)鍵：一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過的最大電流、確定滑動變阻器連入的最小阻值；二是根據(jù)電壓表的量程求出滑動變阻器兩端的最大電壓、確定滑動變阻器連入的最大阻值．