Question

18．如图所示，电源电压保持18V不变，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，滑动变阻器最大电阻值R=60Ω．为保证各器件安全，不考虑灯丝电阻随温度的变化，下列说法正确的是（　　）

• A． S断开时电压表示数为0V
• B． S闭合后，电压表最大示数为15V
• C． 小灯泡L正常发光时，变阻器R消耗的电功率为6W
• D． S闭合后，小灯泡L的最小实际电功率为0.5W

Answer 1

分析 （1）S断开时，电压表测电源的电压，根据电源的电压可知电压表的示数．
（2）S闭合后，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测灯泡两端的电压，为保证各器件安全，电压表的最大示数和灯泡的额定电压相等，此时灯泡正常发光，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，再利用P=UI求出变阻器R消耗的电功率；
（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时灯泡L的功率最小，利用电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，最后利用P=I²R求出灯泡的最小电功率．

解答 解：（1）S断开时，电压表测电源的电压，则电压表的示数为18V，故A错误；
（2）S闭合后，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测灯泡两端的电压，
为保证各器件安全，电压表的最大示数U_V=U_L=6V，故B错误；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，灯泡正常发光时电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，变阻器两端的电压：
U_R=U-U_L=18V-6V=12V，
变阻器R消耗的电功率：
P_R=U_RI=12V×0.5A=6W，故C正确；
（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时灯泡L的功率最小，
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{18V}{12Ω+60Ω}$=0.25A，
灯泡的最小电功率：
P_L=I²R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W，故D错误．
故选C．

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，知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等以及滑动变阻器接入电路中的电阻最大时灯泡的实际功率最小是关键．