Question

13．如圖，電源電壓為6V不變，電流表量程為“0～0.6A”，電壓表量程為“0～3V”，滑動(dòng)變阻器為“20Ω2A”，燈泡L標(biāo)有“3V0.9W”字樣（燈絲電阻不變）．為了保證電路中各元件安全，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 滑動(dòng)變阻器阻值的變化范圍為0～20Ω
• B． 電流表示數(shù)的變化范圍為0.2A～0.3A
• C． 電路消耗總功率的變化范圍為1.2W～1.8W
• D． 電燈消耗功率的變化范圍為0.4W～0.9W

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）P=UI求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流相比較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，燈泡消耗的電功率最大，電路消耗的總功率最大，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻和電路的最小總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值，然后得出滑動(dòng)變阻器接入電路中阻值的范圍，根據(jù)P=UI求出該電路的最大功率；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，電路消耗的功率和燈泡消耗的功率最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最小電流，然后確定電流表的變化范圍，根據(jù)P=I²R求出電燈消耗的最小功率，然后確定電燈消耗功率的變化范圍，根據(jù)P=UI求出電路消耗的最小功率，然后確定電燈消耗功率的變化范圍．

解答 解：由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，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額=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為2A，
所以，電流表的最大示數(shù)為I_大=0.3A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，燈泡消耗的電功率0.9W最大，電路消耗的總功率最大，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻和電路的總電阻分別為：
R_L=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑=R-R_L=20Ω-10Ω=10Ω，
滑動(dòng)變阻器的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍是10Ω～20Ω，故A錯(cuò)誤；
該電路的最大功率：
P_大=UI_大=6V×0.3A=1.8W；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電流表的示數(shù)最小，電路消耗的功率和燈泡消耗的功率最小，
此時(shí)電路中的電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{10Ω+20Ω}$=0.2A，
所以，電流表示數(shù)的變化范圍是0.2A～0.3A，故B正確；
燈泡消耗的最小功率：
P_L′=I_小²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W，
所以，電燈消耗功率的變化范圍為0.4W～0.9W，故D正確；
電路消耗的最小功率：
P_小=UI_小=6V×0.2A=1.2W，
所以，該電路消耗的總功率的變化范圍為1.2W～1.8W，故C正確．
故選BCD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，對(duì)于選擇題并不一定完全解答選項(xiàng)，只要有不正確的地方，本選項(xiàng)即為不正確．