Question

5．如圖所示，電源電壓為12V且保持不變，燈泡L₁標(biāo)有“12V  6W”的字樣，燈泡L₂標(biāo)有“2V  1W”的字樣，電流表量程為0～3A，滑動(dòng)變阻器R標(biāo)有“12Ω  2A”的字樣（假設(shè)燈絲電阻不變），則下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 閉合S₁、S₂，斷開S₃時(shí)，L₁的實(shí)際功率為6W
• B． 只閉合S₃，變阻器滑片滑到最右端時(shí)，L₂正常發(fā)光
• C． 閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，電路消耗的最小功率為18W
• D． 改變?nèi)齻�(gè)開關(guān)的狀態(tài)和調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電路消耗的最大功率為30W

Answer 1

分析 （1）閉合S₁、S₂，斷開S₃時(shí)，電路為L(zhǎng)₁的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)額定電壓下燈泡正常發(fā)光可知此時(shí)L₁的實(shí)際功率；
（2）只閉合S₃時(shí)，L₂與變阻器R串聯(lián)，當(dāng)燈泡L₂正常發(fā)光時(shí)其兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓，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，再根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻，然后與滑動(dòng)變阻器的最大阻值相比較進(jìn)行判斷；
（3）閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，L₁與變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中消耗的電功率最小，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出變阻器消耗的電功率，然后加上L₁的電功率即為電路消耗的最小功率；
（4）閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，L₁與變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)P=UI求出L₁正常發(fā)光時(shí)的電流，又知道滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出此時(shí)電路中的電流，然后與電流表的量程相比較確定電路中的最大電流，根據(jù)P=UI求出電路消耗的最大功率．

解答 解：（1）閉合S₁、S₂，斷開S₃時(shí)，電路為L(zhǎng)₁的簡(jiǎn)單電路，
因電源的電壓和燈泡L₁的額定電壓相等，
所以，燈泡L₁的實(shí)際功率為6W，故A正確；
（2）只閉合S₃時(shí)，L₂與變阻器R串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，當(dāng)燈泡L₂正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U₂=12V-2V=10V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{1W}{2V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{2}}$=$\frac{10V}{0.5A}$=20Ω＞12Ω，
所以，變阻器滑片滑到最右端時(shí)，L₂不可能正常發(fā)光，故B錯(cuò)誤；
（3）閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，L₁與變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中消耗的電功率最小，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，變阻器消耗的電功率：
P_R=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（12V）^{2}}{12Ω}$=12W，
電路消耗的最小功率：
P_小=P₁+P_R=6W+12W=18W，故C正確；
（4）閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，L₁與變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
L₁正常發(fā)光時(shí)的電流：
I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，且滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為2A，
所以，電路中的電流：
I=I₁+I_R=0.5A+2A=2.5A＜3A，
所以，電路中的最大電流為2.5A，
電路消耗的最大功率：
P_大=UI=12V×2.5A=30W，故D正確．
故選ACD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(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)電路連接方式的判斷，難點(diǎn)是電路消耗最大功率的判斷．