3.用如圖所示的電路測小燈泡的電阻,電路中電源電壓恒為4.5V,電壓表的量程為0~3V,電流表的量程為0~0.6A,滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”,燈泡標有“2.5V”字樣,燈絲電阻為5Ω.若閉合開關后,要求兩電表的示數(shù)均不超過所選量程,燈泡兩端電壓不允許超過2.5V,不考慮燈絲電阻的變化,則下列說法中正確的是( 。
A.燈泡兩端的最小電壓是0.9 V
B.電流表示數(shù)的變化范圍是0~0.5A
C.該電路允許的最大等效電阻是24Ω
D.滑動變阻器允許接入電路的最小阻值為2.5Ω

分析 A、從圖中可知,燈泡L與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量燈泡電壓,電流表測量燈泡電流;
根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律和歐姆定律求出電路的最小電流,再由歐姆定律求出燈泡的最小電壓;
B、確定電路允許的最大電流,從而確定電流表示數(shù)的變化范圍
C、變阻器連入電路中的電阻越大,電路的總電阻越大,電路中電流越小,
根據(jù)歐姆定律,燈的電壓越小,電路越安全,據(jù)此分析作答;
D、由電路允許通過的最大電流,根據(jù)歐姆定律求出電路的最小電阻,根據(jù)電阻的串聯(lián)求滑動變阻器允許接入的最小阻值.

解答 解:燈泡標有“2.5V”字樣,表示燈的額定電壓為2.5V,題中燈絲電阻為5Ω保持不變;
A、當滑動變阻器接入電路的電阻最大時,電路中的電流最小,
根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律和歐姆定律有:
I最小=$\frac{U}{{R}_{總}}=\frac{4.5V}{5Ω+20Ω}$═0.18A,
此時燈泡兩端電壓最小,即U=I最小R=0.18A×5Ω=0.9V,故A正確;
B、根據(jù)歐姆定律,燈正常工作時的電流大小IL=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A<1A;
也就是電路中的電流最大為燈泡的額定電流,即電流最大值I最大=IL=0.5A;
結合A,所以電流表示數(shù)的變化范圍是0.18A~0.5A,故B不正確.
C、變阻器連入電路中的電阻越大,電路的總電阻越大,電路中電流越小,
根據(jù)歐姆定律,燈的電壓越小,電路越安全,
所以變阻器的最大電阻可連入電路中,
即該電路的最大等效電阻為RL+R滑大=5Ω+20Ω=25Ω,故C不正確;
D、電路中電流最大時,滑動變阻器接入電路的電阻最小,
即電路中電流最大為0.5A時,電路的最小總電阻R最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω,
根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點,滑動變阻器允許接入的最小阻值為:
R最小=R最小-R=9Ω-5Ω=4Ω;故D不正確.
故選A.

點評 本題應用歐姆定律、串聯(lián)電路的規(guī)律考查電壓、電流、電阻極值的范圍,正確判斷極值的條件是關鍵.

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