把标有“6V 3W”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V的电路中,各电表选择的量程如图所示,要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程,且灯泡两端电压不允

问题描述:

把标有“6V 3W”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V的电路中,各电表选择的量程如图所示,要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程,且灯泡两端电压不允许超过额定值(灯丝电阻不变).下列说法正确的是(  )
A. 在滑动变阻器滑片向左移动的过程中,电流表示数变大,电压表示数变大
B. 电路的总功率最大值为10.8W
C. 小灯泡的电功率最小值为0.75W
D. 滑动变阻器允许调节的范围是18Ω~60Ω

(1)如图,滑片向左移动时,根据滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律知道电路中的电流变大(电流表的示数变大);滑动变阻器连入电路的电阻变小、分压变小(电压表示数的变小),故A错;
(2)由“6V 3W”可求:
灯丝电阻:
R=

U 2额
P
=
(6V)2
3W
=12Ω,
灯正常发光时的电流:
I=
P
U
=
3W
6V
=0.5A,
由题知电路中的最大电流应为0.5A,
即:I=
U
RL+ R
=
18V
12Ω+R
=0.5A,
∴滑动变阻器连入电路的最小电阻:
R=24Ω,------------------------------------①
此时电路中电功率最大:
P=UI=18V×0.5A=9W,故B错;
(3)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V,此时滑动变阻器连入的电阻最大,
∵U=UL′+UR
∴小灯泡两端的最小电压:
UL′=U-UR=18V-15V=3V,
此时电路中的电流:
I′=
U′L
RL
=
3V
12Ω
=0.25A,
∵I′=
U
RL+ R′

即:
18V
12Ω+R′
=0.25A,
∴滑动变阻器连入的最大电阻:
R′=60Ω,------------------------------②
此时小灯泡的电功率(最小):
P=ULI′=3V×0.25A=0.75W,故C正确;
(4)由①②可知
滑动变阻器允许调节的范围为24Ω~60Ω,故D错
故选C.