Question

9．如圖所示的電路中，電源電壓不變，燈L標(biāo)有“18V 18W”（燈絲電阻不變）．電壓表所選量程為0-15V，電流表所選量程為0-3A．先閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片P移到a端時，燈L正常發(fā)光，電流表示數(shù)為1.15A；接著斷開開關(guān)S，滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，下列說法正確的是（　　）

• A． 電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大
• B． 燈泡的亮度逐漸變亮
• C． 滑動變阻器允許接入的阻值范圍是0-90Ω
• D． 燈泡的最小功率為0.5W

Answer 1

分析 （1）當(dāng)閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片移到a端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，電流表測干路電流，此時燈泡正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點可知電源的電壓，根據(jù)P=UI求出通過燈泡的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻和滑動變阻器的最大阻值；
（2）斷開開關(guān)S時，滑動變阻器與燈泡串聯(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(jù)滑片的移動可知接入電路中電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和燈泡兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)P=UI和燈泡的亮暗取決于實際功率的大小判斷燈泡亮暗的變化；電源的電壓和燈泡的額定電壓相等然后結(jié)合電流表的量程、燈泡的額定電流確定滑動變阻器接入電路中的電阻可以為0；當(dāng)電壓表的示數(shù)為U_滑=15V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，燈泡的電功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值即可得出滑動變阻器允許接入的阻值范圍，根據(jù)P=UI求出燈泡的最小功率．

解答 解：（1）當(dāng)閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片移到a端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U=U_L=18V，
由P=UI可得，通過燈泡的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{18W}{18V}$=1A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電路之和，
所以，通過滑動變阻器的電流：
I_滑=I_總-I_L=1.15A-1A=0.15A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡和滑動變阻器的最大阻值分別為：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{18V}{1A}$=18Ω，R_滑=$\frac{U}{{I}_{滑}}$=$\frac{18V}{0.15A}$=120Ω；
（2）斷開開關(guān)S時，滑動變阻器與燈泡串聯(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，
滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，接入電路中的電阻變大，電路中的總電阻變大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，即電流表的示數(shù)變小，
由U=IR可知，燈泡兩端的電壓變小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，故A正確；
因燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，
所以，由P=UI可知，燈泡的實際功率變小，亮度逐漸變暗，故B錯誤；
因電源的電壓為18V，燈泡的額定電壓為18V，且額定電流為1A，電流表的最大示數(shù)為3A，
所以，滑動變阻器接入電路中的電阻可以為0，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為U_滑=15V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，燈泡的電功率最小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑=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=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{18Ω}$=$\frac{1}{6}$A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑max=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{15V}{\frac{1}{6}A}$=90Ω，即滑動變阻器允許接入的阻值范圍是0～90Ω，故C正確；
燈泡的最小功率：
P_L′=U_LI=3V×$\frac{1}{6}$A=0.5W，故D正確．
故選ACD．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等和根據(jù)電壓表的最大示數(shù)確定滑動變阻器接入電路中的最大阻值．