Question

（2011?武漢一模）把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡與最大阻值為50Ω的滑動(dòng)變阻器連接在電源兩端電壓恒為6V的電路中，電路的連接如圖所示，電壓表使用的量程為0～3V，電流表使用的量程為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，且燈泡兩端電壓不允許超過額定值（設(shè)燈絲電阻不變）．下列說法正確的是（　　）

A．滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍是0Ω～50Ω

B．小燈泡的電功率最小值為0.25W

C．電路總功率的最大值為3.6W

D．滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的過程中，電流表示數(shù)變化量的最大值為0.25A

Answer 1

分析：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；由圖可知燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值為0時(shí)電流表示數(shù)最大，根據(jù)P=UI求出此時(shí)電路中的最大功率；
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V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)的范圍和電流表示數(shù)變化量的最大值．

解答：解：（1）燈絲的電阻為R_L=

U 2 額

P額

=

(6V)2

3W

=12Ω，
燈正常發(fā)光時(shí)的電流為I_L=

P額

U額

=

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，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻為0，
此時(shí)電路中電功率最大：P_最大=UI_最大=6V×0.5A=3W；
（2）為保護(hù)電壓表，滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為3V，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=U_L′+U_R，
∴U_R=U-U_L′=6V-3V=3V，
此時(shí)電路中最小的電流為：
I_最小=

U′L

RL

=

3V

12Ω

=0.25A，
滑動(dòng)變阻器連入的最大電阻為：
R_最大=

UR

I最小

=

3V

0.25A

=12Ω；
此時(shí)小燈泡的電功率最小為：
P_最小=U_LI_最小=3V×0.25A=0.75W；
由此可知：滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為0Ω～12Ω；
電流表的示數(shù)變化范圍為0.25A～0.5A，則電流表示數(shù)變化量的最大值為0.5A-0.25A=0.25A．
故選D．

點(diǎn)評(píng)：本題難點(diǎn)在于如何分析得出兩電表及燈泡的額定電流與滑動(dòng)變阻器阻值的關(guān)系，并能求出保護(hù)電阻的阻值；對(duì)學(xué)生的分析能力要求較高．