Question

17．如圖所示的電路中，電源電壓恒為4.5 V，燈泡L標(biāo)有“4.5V 2.25W”字樣（不計(jì)溫度對(duì)燈絲電阻的影響），滑動(dòng)變阻器R最大阻值為50Ω，電壓表量程為“0～3V”，電流表量程為“0～0.6A”．在電路安全的情況下，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 將滑片P移到R的最左端，閉合開關(guān)S、S₁，電壓表讀數(shù)超過(guò)量程
• B． 燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻值為7.5Ω
• C． 只閉合開關(guān)S，該電路的最大功率是2.7 W
• D． 只閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器的取值范圍是0～18Ω

Answer 1

分析 （1）將滑片P移到R的最左端，閉合開關(guān)S、S₁時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R的最大阻值并聯(lián)，電壓表被短路無(wú)示數(shù)，據(jù)此判斷選項(xiàng)A；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（3）只閉合開關(guān)S時(shí)，滑動(dòng)變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)電路中的電流，然后與電流表的量程相比較判斷出燈泡可以正常發(fā)光，此時(shí)電路的最大電功率即為燈泡的額定功率；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出滑動(dòng)變阻器的取值范圍．

解答 解：
（1）將滑片P移到R的最左端，閉合開關(guān)S、S₁時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R的最大阻值并聯(lián)，電壓表被短路無(wú)示數(shù)，所以電壓表讀數(shù)不會(huì)超過(guò)量程，故A錯(cuò)誤；
（2）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（4.5V）^{2}}{2.25W}$=9Ω，故B錯(cuò)誤；
（3）只閉合開關(guān)S時(shí)，滑動(dòng)變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)，通過(guò)燈泡的電流：
I_L=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{4.5V}{9Ω}$=0.5A，
此時(shí)電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)小于0.6A，則電路的最大功率為2.25W，故C錯(cuò)誤；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
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_R=4.5V-3V=1.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R}}{R}$，即$\frac{1.5V}{9Ω}$=$\frac{3V}{R}$，
解得：R=18Ω，
所以，滑動(dòng)變阻器的取值范圍是0～18Ω，故D正確．
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分析好電路的連接方式和電表所測(cè)的電路元件是關(guān)鍵．