Question

【題目】如圖甲示電路，電源電壓不變，電壓表量程是0～3V，電流表量程是0～0.6A．只閉合S、S1，在滑動(dòng)變阻器R1的滑片從最右端向左滑至a點(diǎn)的過(guò)程中，燈泡、R1的I﹣U圖象如圖乙所示，滑片在a點(diǎn)時(shí)燈泡恰好正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 燈泡的額定功率是0.75 W

B. 只閉合S、S1 時(shí)，電路的最大功率為2.7W

C. 只閉合S、S1時(shí)，燈泡2s內(nèi)最少消耗0.3J電能

D. 只閉合S、S2，R1的滑片在a點(diǎn)，R2允許連入電路的阻值范圍是1.5～12Ω

Answer 1

【答案】ACD

【解析】只閉合S、S1，燈泡與變阻器R1 串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1 的滑片從最右端向左滑至a點(diǎn)的過(guò)程中，R1 接入電路的阻值減小，即電路中的總電阻變小，電流變大，所以燈泡兩端的電壓變大，所以在圖乙中，左邊的曲線為燈泡的I-U圖象，則右邊的曲線為R1 的I-U圖象；當(dāng)滑片在a點(diǎn)時(shí)R1 的阻值最小（允許接入的最小阻值），此時(shí)電路中的電流最大，燈泡恰好正常發(fā)光，由I-U圖象知道，小燈泡正常工作時(shí)的電壓為1.5V，電流為0.5A，此時(shí)R1 兩端的電壓為3V，所以，燈泡的額定功率是：P額=UL I最大=1.5V×0.5A=0.75W，故A正確；

電源電壓是：U=UL +U1 =1.5V+3V=4.5V，電路的最大功率是：P最大=UI最大=4.5V×0.5A=2.25W，故B錯(cuò)誤；

只閉合S、S1，燈泡與變阻器R1 串聯(lián)，由燈泡的I-U圖象知道，燈泡兩端的最小電壓為0.5V，最小電流為0.3A，此時(shí)燈泡消耗的功率最小，則燈泡2s內(nèi)最少消耗的電能是：WL =UL最小 IL最小 t=0.5V×0.3A×2s=0.3J，故C正確；

由I=U/R知道，R1的滑片在a點(diǎn)時(shí)R1 的電阻是：R1 =U1/I最大=3V/0.5A=6Ω；由圖知道，若只閉合S、S2 ，R1 的滑片在a點(diǎn)，則R1 與R2 串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器R2 兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；由于串聯(lián)電路中各處的電流相等，電流表的量程為0～0.6A，所以，電路中的最大電流是：I最大′=0.6A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2接入電路中的電阻最小，由I=U/R可知最小總電阻是：R總最小=U/I最大′=4.5V/0.6A=7.5Ω，由于串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和，所以滑動(dòng)變阻器R2 接入電路中的最小電阻是：R2小=R總最小 -R1 =7.5Ω-6Ω=1.5Ω；由于電壓表的量程是0～3V，所以電壓表的示數(shù)是U2最大 =3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2 接入電路中的電阻最大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，此時(shí)R1兩端的電壓是：U1′=U-U2最大 =4.5V-3V=1.5V，電路中的最小電流是：I最小=U1′/R1=1.5V/6Ω=0.25A，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：R2最大 =U2最大/I最小=3V/0.25A=12Ω，所以，滑動(dòng)變阻器R2 允許的取值范圍是1.5Ω～12Ω，故D正確，故選ACD。