Question

5．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6V，电流表的量程为“0-0.6A”电压表量程“0-3V”，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，灯泡L标有“3V 0.9W”字样（忽略灯丝电阻变化），在实验中为了保证所有元件的安全，下列判断不正确的是（　　）

• A． 该电路中，变阻器R接入电路的阻值变化范围为0-20Ω
• B． 该电路消耗的总功率的变化范围为1.2W-3.6W
• C． 该电路中，电流表示数的变化范围为0.2A-0.6A
• D． 该电路中，电灯消耗功率的变化范围为0.4W-0.9W

Answer 1

分析 （1）根据题意判断出电路中的最大电流，根据其确定变阻器的阻值范围；
（2）根据电流表、电压表、变阻器、灯泡的规格判断电流的最大值，根据欧姆定律判断电流的最小值；
根据电流的变化范围，由P=UI计算电路总功率的变化范围，得出结论；
（3）根据灯丝的阻值不变，结合电流的变化得出灯泡电功率的变化．

解答 解：
由P=UI得，灯泡正常发光时的电流值：I_额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A，灯泡的电阻值：R_L=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
A、由电路图知，灯泡与变阻器串联，电流表的量程为0～0.6A，灯泡的额定电流为0.3A，变阻器允许通过的最大电流为2A，可知电路中允许通过的最大电流为0.3A，此时灯泡两端电压为3V，未超过电压表的量程；
电流最大时，为变阻器允许的最小值，所以R_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最大}}$=$\frac{U-{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，由此可得变阻器的变化范围为10～20Ω，A说法错误；
BC、当变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，I_最小=$\frac{U}{{R}_{最大}+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A，此时电路消耗的最小功率P_最小=UI_最小=6V×0.2A=1.2W；
由A知，I_最大=0.3A，则P_最大=UI_最大=6V×0.3A=1.8W，可得电路中的电流变化范围为0.2A～0.3A，电功率的变化范围为1.2W～1.8W，B、C错误；
D、电路的最小电流为0.2A，灯泡的最小电功率P_L小=U_小I_小=（I_小）²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W；
灯泡的最大功率等于0.9W，所以灯泡的功率范围为0.4W～0.9W，D正确．
故选ABC．

点评 本题是有关电功率的应用分析，掌握电功率的计算公式，能够确定电路的最大电流和最小电流值是关键．