Question

2．如图电路，灯泡标有“12V  6W”，滑动变阻器R₁标有“100Ω  1A”，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，只闭合开关S₁，S₂，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光；只闭合S₁，S₃，A示数为0.2A，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）

• A． 电源电压为20V
• B． 只闭合S₁，S₂时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω～100Ω
• C． 只闭合S₁，S₂时，灯泡的最小功率为0.375W
• D． R₂的阻值为16Ω

Answer 1

分析 灯泡在额定电压下正常发光，分析清楚电路结构，根据串联电路特点应用欧姆定律求出电源电压；
由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值与最小阻值，然后确定滑动变阻器接入电路的阻值范围；
当电路电流最小时，灯泡功率最小，由电功率公式求出灯泡最小功率；
由串联电路特点与欧姆定律求出电阻R₂的阻．

解答 解：A、由图示电路图可知，只闭合开关S₁，S₂时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光，则电路电流等于灯泡额定电流I=I_L=$\frac{{P}_{L额}}{{U}_{L额}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，电源电压：U=U_L+IR₁=12V+0.5A×16Ω=20V，故A正确；
B、灯泡电阻：R_L=$\frac{{U}_{L额}}{{I}_{L额}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，由电路图可知，只闭合S₁，S₂时，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压，
此时灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路的阻值最小，为16Ω，电压表示数等于其量程15V时滑动变阻器电路的阻值最大，
此时电路电流最小，I_最小=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{U-{U}_{滑最大}}{{R}_{L}}$=$\frac{20V-15V}{24Ω}$=$\frac{5}{24}$A，滑动变阻器接入电路的最大阻值：R_滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{15V}{\frac{5}{24}A}$=72Ω，
只闭合S₁，S₂时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω～72Ω，故B错误；
C、只闭合S₁，S₂时，灯泡的最小功率P_L最小=I_最小²R_L=（$\frac{5}{24}$A）²×24Ω≈1.04W，故C错误；
D、由电路图可知，只闭合S₁，S₃时，灯泡与电阻R₂串联，此时电流表示数为0.2A，
电路总电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{20V}{0.2A}$=100Ω，电阻R₂的阻值：R₂=R-R_L=100Ω-24Ω=76Ω，故D错误；
故选A．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点，以及欧姆定律的计算与应用；关键是开关闭和断开时电路串并联的辨别；难点是为保证各电路元件安全使用时，滑动变阻器接入电路的电阻大小的判断．