Question

1．某同學(xué)在做“調(diào)節(jié)燈泡亮度”的電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，電路如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0～3V”，滑動(dòng)變阻器規(guī)格“20Ω，lA”，燈泡L標(biāo)有“2.5V，1.25W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在不損壞電路元件的情況下，下列判斷正確的是（　�。�

• A． 電路中電流變化的范圍是0.18A～0.5A
• B． 滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是2.5Ω～10Ω
• C． 燈泡的最小功率是0.45W
• D． 該電路的最大功率是4.05W

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)物圖可知，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，為了不損壞電路元件，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最�。�
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$計(jì)算電路的總電阻，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算燈泡的電阻，由串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)計(jì)算滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值；
為不損壞電壓表，電壓表的最大示數(shù)為3V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和I=$\frac{U}{R}$計(jì)算電路中電流和變阻器的最大電阻；
（2）由P_小L=I_小²R_L計(jì)算燈泡的最小功率；
（3）由P_總大=UI_大計(jì)算電路中的最大功率．

解答 解：
（1）由圖可知，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，
由P=UI可得燈泡正常發(fā)光電流：
I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為1A，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)，電路中的最大電流：I_最大=I=I_L=0.5A，
此時(shí)電流最大，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路的最大電阻：R_總最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡的電阻：R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{1.25W}$=5Ω，
所以變阻器連入電路的最小電阻：R_最小=R_總最小-R_L=9Ω-5Ω=4Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為U_最大=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，此時(shí)電路中電流最小，
U_L′=U-U_最大=4.5V-3V=1.5V，
I_最小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，
變阻器連入電路的最大電阻：R_最大=$\frac{{U}_{最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
所以電路中電流的變化范圍是0.3A～0.5A，滑動(dòng)變阻器阻值的變化范圍是4Ω～10Ω；故A、B錯(cuò)誤；
（2）燈泡的最小功率為：P_小L=I_最小²R_L=（0.3A）²×5Ω=0.45W；故C正確；
（3）電路中的最大功率為：P_總大=UI_最大=4.5V×0.5A=2.25W，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流確定電路中的最大電流和電壓表的最大示數(shù)確定電路中的最小電流，并且要知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．