Question

11．把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡L與最大阻值為100Ω的滑動變阻器R_H連接在總電壓恒為18V的電路中，燈絲電阻不隨溫度變化，如圖所示．電流表和電壓表選擇的量程分別為“0～0.6A”和“0～15V”．閉合開關(guān)S，在保證電路安全的情況下，移動滑動變阻器的滑片P，則下列說法中正確的是（　�。�

• A． 向右移動滑片P，電流表和電壓表示數(shù)均變小
• B． 向右移動滑片P，小燈泡變暗，電路消耗的總功率變小
• C． 滑動變阻器接入電路中的阻值變化范圍為24Ω～100Ω
• D． 小燈泡電功率的變化范圍是0.25W～3W

Answer 1

分析 由圖L與R_H串聯(lián)，電流表測電路中電流，電壓表測R_H兩端電壓．
（1）根據(jù)滑片移動判斷R_H連入電路阻值變化，總電阻變化，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和I=$\frac{U}{R}$判斷電流變化和電壓表變化情況；根據(jù)電功率公式判斷燈泡亮度和總功率的變化；
（2）由燈的銘牌求出燈正常發(fā)光時的電流和燈絲電阻，確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器連入電路的最小電阻；
（3）為保護電壓表，滑動變阻器兩端的最大電壓為15V，此時滑動變阻器連入的電阻最大，利用串聯(lián)電路的電壓關(guān)系求出此時加在燈兩端的電壓；再利用歐姆定律求出此時電路中的最小電流和滑動變阻器連入的電阻；由得出滑動變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍和燈泡電功率的變化范圍．

解答 解：由圖L與R_H串聯(lián)，電流表測電路中電流，電壓表測R_H兩端電壓．
A、由圖，向右移動滑片P，R_H連入阻值變大，總電阻變大，總電壓恒定，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知電路中電流變小，即電流表變��；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知R_H兩端電壓變大，即電壓表示數(shù)變大，故A錯誤；
B、向右移動滑片P，電路中電流變小，由P=I²R可知燈泡實際功率變小，燈泡變暗；根據(jù)P=UI可知電路消耗的總功率變小，故B正確；
CD、根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，“6V 3W”燈絲電阻：R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，
燈正常發(fā)光時的電流：I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由題知電路中的最大電流應(yīng)為0.5A，
即：I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{H}}$=$\frac{18V}{12Ω+{R}_{H}}$=0.5A，
此時滑動變阻器連入電路的最小電阻：R_最小=24Ω；此時燈泡正常發(fā)光，燈泡功率為3W；
為保護電壓表，滑動變阻器兩端的最大電壓為15V，此時滑動變阻器連入的電阻最大，
由串聯(lián)電路的電壓特點：U=U_L′+U_RH，
燈泡兩端的最小電壓：U_L′=U-U_RH=18V-15V=3V，
此時電路中的電流最小：
I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
I′=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{H}′}$，
即：$\frac{18V}{12Ω+{R}_{H}′}$=0.25A，
所以滑動變阻器連入的最大電阻：R′=60Ω；
燈泡功率為P_小=I^′2R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W；
由以上可知滑動變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為24Ω～60Ω；燈泡電功率變化范圍是3W～0.75W．故CD錯誤．
故選B．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，本題關(guān)鍵：一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過的最大電流、確定滑動變阻器連入的最小阻值；二是根據(jù)電壓表的量程求出滑動變阻器兩端的最大電壓、確定滑動變阻器連入的最大阻值．