题目内容
【题目】某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示,电源电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化),在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是 ( )
A. 电路中电流变化的范围是0.18A~0.5A
B. 滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω~10Ω
C. 灯泡的最小功率是0.162W
D. 该电路的最大功率是2.25W
【答案】D
【解析】试题分析:从图中可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表与滑动变阻器并联,为了不损坏电路元件,根据串联电路电流的特点,应该选取通过灯泡L与通过滑动变阻器额定电流相比较,得出电路中的最大电流,通过灯泡L的电流可利用公式IL=计算,并且此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,可利用公式R总=计算总电阻,再利用公式RL=计算灯泡的电阻,最后利用公式R小=R总﹣RL计算滑动变阻器接入电路中的最小阻值;
为了不把电压表损坏,电压表的最大示数为3V,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,利用公式UL′=U﹣U大计算电压,再利用公式I小=计算电流,最后利用公式R大=计算电阻,
灯泡的最小功率可利用公式P小L=I小2RL计算;
电路中的最大功率可利用公式P总大=UI大计算.
解:∵UL=2.5V,PL=1.25W
∴IL===0.5A,
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,根据串联电路电流的特点,
所以电路中的最大电流I大=I=IL=0.5A,
由于此时电流最大,所以滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
R总===9Ω,
RL===5Ω,
R小=R总﹣RL=9Ω﹣5Ω=4Ω;
∵当电压表的示数最大为U大=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电流最小,
∴UL′=U﹣U大=4.5V﹣3V=1.5V,
再利用公式I小===0.3A,
最后利用公式R大===10Ω;
所以电路中电流的变化范围是0.3A﹣0.5A,滑动变阻器阻值的变化范围是4Ω﹣10Ω;
灯泡的最小功率为P小L=I小2RL=(0.3A)2×5Ω=0.45W;
电路中的最大功率为P总大=UI大=4.5V×0.5A=2.25W.
故选D.