(2012?黑龍江)把標(biāo)有“6V  3W”的小燈泡與最大阻值為100Ω的滑動(dòng)變阻器連接在電源電壓恒為18V的電阻中,電壓表所選量程為0~15V,電流表所選量程為0~0.6A.要求閉合開關(guān)后兩電表的示數(shù)均不超過所選量程,并且燈泡兩端電壓不允許超過其額定值(燈絲電阻不變).下列說法正確的是( 。
分析:由圖可知燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓,電流表測(cè)電路中的電流;
(1)已知小燈泡的規(guī)格“6V  3W”,則可求出燈泡的電阻及額定電流,比較額定電流及電流表的最大量程,可得出電路中允許通過的最大電流,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小,根據(jù)歐姆定律求出電路的電阻,利用電阻的串聯(lián)特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小值,再根據(jù)P=UI求出此時(shí)電路中的最大功率.
(2)當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí),滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大,電路中的電流最小,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流、滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值,再根據(jù)P=UI求出燈泡的最小電功率,進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍.
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中,接入電路的電阻變小,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化.
解答:解:電路的等效電路圖如下圖所示:

(1)燈絲的電阻為:
RL=
U2
P
=
(6V)2
3W
=12Ω,
燈正常發(fā)光時(shí)的電流為:
IL=
P
U
=
3W
6V
=0.5A;
所以由題知可知電路中的最大電流應(yīng)為I最大=0.5A,
即:I最大=
U
RL+R最小
=
18V
12Ω+R最小
=0.5A,
∴滑動(dòng)變阻器連入電路的最小值R最小=24Ω,
電路中電功率最大:P最大=UI最大=18V×0.5A=9W,故B不正確.
(2)為保護(hù)電壓表,滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為15V,此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大,電路中的電流最小,
∵U=UL′+UR,
∴UL′=U-UR=18V-15V=3V,
此時(shí)電路中最小的電流為:
I′=
U
RL
=
3V
12Ω
=0.25A,
滑動(dòng)變阻器連入的最大電阻為:
R最大=
U
I
=
15V
0.25A
=60Ω;
此時(shí)小燈泡的電功率最小為:
P=ULI′=3V×0.25A=0.75W,故C正確;
由此可知:滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為24Ω~60Ω,故A正確.
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中,接入電路的電阻變小,電路的總電阻變;
根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大,即電流表的示數(shù)變大;
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知,滑動(dòng)變阻器兩端分得的電壓變小,即電壓表的示數(shù)變小,故D不正確.
故選AC.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵:一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過的最大電流、確定滑動(dòng)變阻器連入的最小阻值;二是根據(jù)電壓表的量程求出滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓、確定滑動(dòng)變阻器連入的最大阻值.
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