Question

【題目】某同學在做電學實驗時，接了如圖所示的電路，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程“0~3V”，滑動變阻器規格“20Ω 1A”，燈泡L標有“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.滑動變阻器阻值變化的范圍是2.5Ω～10Ω
C.燈泡的最大功率是2.25W
D.電路的最小功率是1.35W

Answer 1

【答案】D
【解析】由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發光時的電壓為2.5V，功率為1.25W，則燈泡的最大功率達不到2.25W，C不符合題意；
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，根據P=UI可得，燈泡正常發光時電路中的電流：
I=IL==0.5A，
因滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，
所以，電路中的最大電流Imax=0.5A，
此時滑動變阻器接入電路的電阻最小，
因串聯電路總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時滑動變阻器兩端的電壓：
U滑=U-UL=4.5V-2.5V=2V，
則滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R滑min===4Ω，B不符合題意；
（2）當電壓表的示數為3V時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路消耗的功率最小，
燈泡的電阻：
RL==5Ω，
燈泡兩端的最小電壓：
UL′=U-U滑max=4.5V-3V=1.5V，
電路中的最小電流：
Imin==0.3A，
則電路中電流變化的范圍是0.3A～0.5A，A不符合題意；
電路消耗的最小功率：
Pmin=UImin=4.5V×0.3A=1.35W，D符合題意．
故答案為：D．

由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）燈泡正常發光時的電壓等于額定電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出燈泡正常發光時電路的電流；電路中的最大電流為燈泡正常發光時的電流和滑動變阻器允許通過最大電流中較小的那個，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；
（2）電壓表的示數為3V時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路消耗的電功率最小，利用歐姆定律求出燈泡的電阻，利用串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，從而求出電路中電流變化的范圍，根據P=UI求出電路消耗的最小功率．