Question

2．如圖電路，燈泡標(biāo)有“6V 3W”，滑動變阻器R₂標(biāo)有“80Ω 1A”，電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0.6A，只閉合開關(guān)S₁、S₂，滑動變阻器連入電路阻值為24Ω時(shí)，燈泡正常發(fā)光；只閉合S₁、S₃，電流表的示數(shù)為0.4A，忽略溫度對燈絲電阻的影響，下列說法正確的是（　�。�

• A． 電源電壓為18V
• B． 燈泡正常發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V
• C． 只閉合開關(guān)S₁、S₂時(shí)，為了保護(hù)元件的安全，滑動變阻器連入電路的阻值范圍是24Ω～80Ω
• D． 只閉合S₁、S₃時(shí)，電阻R₁的消耗功率為5.28W

Answer 1

分析 （1）只閉合開關(guān)S₁、S₂，滑動變阻器連入電路阻值為24Ω時(shí)，燈泡與滑動變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI求出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出R₂兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)滑動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)歐姆定律求出燈泡的電阻和電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大電阻，進(jìn)一步得出滑動變阻器接入電路中電阻的范圍；
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，R₁與燈泡串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₁兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出電阻R₁的消耗功率．

解答 解：（1）只閉合開關(guān)S₁、S₂，滑動變阻器連入電路阻值為24Ω時(shí)，燈泡與滑動變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₂兩端的電壓：
U₂=IR₂=0.5A×24Ω=12V，故B不正確；
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L+U₂=6V+12V=18V，故A正確；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_2大=15V時(shí)，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_2大=18V-15V=3V，
燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
此時(shí)電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_2大=$\frac{{U}_{2大}}{{I}_{小}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
滑動變阻器連入電路的阻值范圍是24Ω～60Ω，故C不正確；
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，R₁與燈泡串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L″=I′R_L=0.4A×12Ω=4.8V，
R₁兩端的電壓：
U₁=U-U_L′=18V-4.8V=13.2V，
電阻R₁的消耗功率：
P₁=U₁I′=13.2V×0.4A=5.28W，故D正確．
故選AD．

點(diǎn)評 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)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路連接方式的辨別，要注意燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．