Question

【题目】如图所示，电源电压为8V且保持不变，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，灯泡L标有“6V 3W”的字样．闭合开关S，电流表和电压表的示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不超过其额定电压，忽略灯泡电阻的变化，则下列说法中正确的是（ ）

A.电流表的量程应选0～3A
B.电压表示数的变化范围是0～3V
C.滑动变阻器的阻值变化范围是4Ω～7.2Ω
D.滑动变阻器消耗的最大电功率为1W

Answer 1

【答案】C
【解析】解：从图中可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，电流表测量灯泡电流；
根据P=UI得：IL= = =0.5A，由欧姆定律得：灯泡的电阻：RL= = =12Ω；
因为电流表测量灯泡的电流，灯泡两端电压不允许超过额定值，也就是电路中的电流最大为灯泡的额定电流，即电路中的最大电流Imax=IL=0.5A； 则电流表的量程应选0～0.6A，故A错误；
由于滑动变阻器与灯泡串联，滑动变阻器两端电压的最小电压为URmin=U﹣Umax=8V﹣6V=2V，
由欧姆定律得：滑动变阻器接入电路中的最小阻值Rmin= = =4Ω；
由于电压表量程为0～3V，所以当电压表示数为3V时，
根据串联电路的电压特点可知：
灯泡两端的电压ULmin=U﹣URmax=8V﹣3V=5V，
电路中的电流为Imin= = = A，
滑动变阻器接入电路中的最大电阻Rmax= = =7.2Ω＜20Ω；
滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，
滑动变阻器的电阻允许调节的范围是4～7.2Ω，故C正确；
则电压表示数的变化范围2～3V，故B错误；
由题意可知，两电表示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不超过额定值，
当变阻器电压取到最大电压为3V时（电压表量程为3V），灯就有最小电压UL=U﹣UP=8V﹣3V=5V，
此时电流最小Imin= = = A，
最大电流不是0.6A而是灯在额定电压下的电流，Imax=I额=0.5A，
电路中电流范围 A～0.5A，
滑动变阻器的功率：
P滑=（U﹣RLI）I
=UI﹣RLI2
=8V×I﹣12Ω×I2
=﹣12Ω（I2﹣ I）
=﹣12（I2﹣ I+ ）+
=﹣12（I﹣ ）2+ ，
可见在I= A时功率最大，
而I= A= A比最小的 A还小，不在电流取值范围之内，所以只有选最接近于 的 ，
这样P滑=﹣12Ω×（ A﹣ A）2+ W=1.25W．故D错误．
故选C．
【考点精析】掌握欧姆定律及其应用和电功率的计算公式是解答本题的根本，需要知道欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．