Question

【题目】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4.5V，电压表量程选择“0～3V”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样（忽略灯丝电阻变化）．在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（　　）

A.电路中电流变化的范围是0.18～0.5A
B.滑动变阻器阻值变化的范围是2.5～10Ω
C.灯泡的最小功率是0.162W
D.该电路的最大功率是2.25W

Answer 1

【答案】D
【解析】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压．
灯泡正常发光时的电压为2.5V，功率为1.25W，
因为串联电路总电压等于各分电压之和，所以此时电压表的示数U滑=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V
此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，最小为：
R滑min===4Ω；
当电压表的示数为3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
灯泡的电阻：
RL===5Ω，
灯泡两端的电压：UL′=U﹣U滑max=4.5V﹣3V=1.5V，
电路中的最小电流：
Imin===0.3A，
故电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A，故A不正确；
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R滑max===10Ω，
故滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω～10Ω，故B不正确；
灯泡的最小功率：PLmin=UL′×Imin=1.5V×0.3A=0.45W，故C错误；
因为串联电路中各处的电流相等，所以根据P=UI可得，灯泡正常发光时电路中的电流：
I=IL===0.5A；
因为滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以电路中的最大电流Imax=0.5A，
电路的最大电功率：Pmax=UImax=4.5V×0.5A=2.25W，故D正确．
故选D．
由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压．
灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数；再根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数为3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，利用欧姆定律求出灯泡的电阻，利用串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，利用欧姆定律求出电路中的电流，进一步求出电路中电流变化的范围，最后根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最大阻值即可得出滑动变阻器阻值变化的范围；
根据灯泡两端的最小电压和通过的最小电流，根据P=UI即可求出灯泡的最小功率；
根据根据串联电路的电流特点可知电路中的最大电流为灯泡额的电流和滑动变阻器允许通过最大电流中较小的一个，根据P=UI求出电路中的最大电功率．