题目内容
【题目】如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A.只闭合S、S1,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡、R1的I-U图像如图乙,滑片在a点时灯泡恰好正常发光.保证电路安全的情况下,下列说法错误的是
A. 灯泡的额定功率是0.75W
B. 只闭合S、S1时,电路的最大功率为2.7W
C. 只闭合S、S1时,灯泡2s内最小消耗0.3J电能
D. 只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R2允许接入电路的阻值范围是1.5Ω~12Ω
【答案】B
【解析】 (1)只闭合S、S1,灯泡、变阻器R1串联,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,R1的阻值减小,电路中的总电阻变小,电流变大,灯泡两端的电压变大,由此可知:图乙中,左边的曲线为灯泡的IU图象,则右边的曲线为R1的IU图象;如图所示:
滑片在a点时R1的阻值最小(允许接入的最小阻值),电路中的电流最大,由于灯泡恰好正常发光,则根据IU图象可知:小灯泡正常工作时的电压为1.5V,电流为0.5A,此时R1两端的电压为3V,则灯泡的额定功率:P额=ULI最大=1.5V×0.5A=0.75W;故A正确;电源电压:U=UL+U1=1.5V+3V=4.5V,电路的最大功率:P最大=UI最大=4.5V×0.5A=2.25W;故B错误;只闭合S、S1,灯泡、变阻器R1串联,由灯泡的IU图象可知,灯泡两端的最小电压为0.5V,最小电流为0.3A,此时灯泡消耗的功率最小,则灯泡2s内最少消耗的电能:WL=UL最小IL最小t=0.5V×0.3A×2s=0.3J;故C正确;(2)由I=可得,R1的滑片在a点时R1的电阻:R1==6Ω;由图可知,只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R1与R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由于串联电路中各处的电流相等,电流表的量程为00.6A,所以,电路中的最大电流I′最大=0.6A,此时滑动变阻器R2接入电路中的电阻最小,由I=可得最小总电阻:R总最小==7.5Ω,根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得,滑动变阻器R2接入电路中的最小电阻:R2小=R总最小R1=7.5Ω6Ω=1.5Ω;由于电压表采用03V量程,当电压表的示数U2最大=3V时,滑动变阻器R2接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时R1两端的电压:U′1=UU2最大=4.5V3V=1.5V,电路中的最小电流:I最小= = =0.25A,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R2最大==12Ω,所以,滑动变阻器R2允许的取值范围是1.5Ω12Ω,故D正确;故选:B。