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(guān)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

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(jù)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(jié)合電壓表和電流表的量程并根據(jù)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(jù)P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=

PL

UL

=

2W

5V

=0.4A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=

UL

IL

=

5V

0.4A

=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=

U

I

=

6V

0.4A

=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(shù)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′=

UL′

RL

=

3V

12.5Ω

=0.24A，
滑動變阻器接入電路的最大阻值為：
R_滑′=

U滑

I′

=

3V

0.24A

=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(jié)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(guān)物理量正確判斷滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍．