Question

2．现有电源、开关、电流表、电压表、灯泡、滑动变阻器各一个，其中灯泡的U-I图象如图所示．将这些元件用导线连成电路后，闭合开关，滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中，电压表的示数从8V开始减小，电流表的示数从0.3A开始增大．下列结论正确的是（　　）

• A． 电源的电压为8V
• B． 滑动变阻器的最大阻值为30Ω
• C． 小灯泡的最大功率为0.3W
• D． 整个电路的最小功率是2.7 W

Answer 1

分析 （1）由题意可知，将滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中，电压表的示数减小，电流表的示数增大，则电压表并联在滑动变阻器两端，否则两电表示数应同时增大或同时减小．
（2）当电压表的示数为5V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电路的总功率最小，根据图象读出电路中的电流为0.3A时灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，根据P=UI求出整个电路的最小功率；
（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，灯泡两端的电压和电源的电压相等，根据图象估测通过的电流，根据P=UI求出灯泡的最大功率．

解答 解：（1）根据题意可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，如下图所示：

（2）当电压表的示数为8V时，电路中的电流为0.3A，由图象得出此时灯泡两端的电压U_L=1V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U=U_滑+U_L=8V+1V=9V，故A错误；
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{8V}{0.3A}$≈26.7Ω，故B错误；
整个电路的最小功率：
P_min=UI=9V×0.3A=2.7W，故D正确；
（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，灯泡两端的电压和电源的电压相等，
由图象可知，通过灯泡的电流不小于I′=0.5A，
则小灯泡的最大功率不小于P_L大=UI′=9V×0.5A=4.5W，故C错误．
故选D．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是根据题意得出电压表所测量的电路元件和从图象中得出需要的信息．