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“0~3V”,滑动变阻器规格“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0.18A~0.5AB. 滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω~10ΩC. 灯泡的最小功率是0.162WD. 该电路的最大功率是2.25W

问题描述:

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“0~3V”,滑动变阻器规格“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0.18A~0.5A
B. 滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω~10Ω
C. 灯泡的最小功率是0.162W
D. 该电路的最大功率是2.25W

∵UL=2.5V,PL=1.25W
∴IL=

PL
UL
=
1.25W
2.5V
=0.5A,
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,根据串联电路电流的特点,
所以电路中的最大电流I=I=IL=0.5A,
由于此时电流最大,所以滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
 R=
U
I
=
4.5V
0.5A
=9Ω,
RL=
UL2
PL
=
(2.5V)2
1.25W
=5Ω,
R=R-RL=9Ω-5Ω=4Ω;
∵当电压表的示数最大为U=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电流最小,
∴UL′=U-U=4.5V-3V=1.5V,
再利用公式I=
UL
RL
=
1.5V
=0.3A,
最后利用公式R=
U
I
=
3V
0.3A
=10Ω;
所以电路中电流的变化范围是0.3A-0.5A,滑动变阻器阻值的变化范围是4Ω-10Ω;
灯泡的最小功率为P小L=I2RL=(0.3A)2×5Ω=0.45W;
电路中的最大功率为P总大=UI=4.5V×0.5A=2.25W.
故选D.
答案解析:从图中可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表与滑动变阻器并联,为了不损坏电路元件,根据串联电路电流的特点,应该选取通过灯泡L与通过滑动变阻器额定电流相比较,得出电路中的最大电流,通过灯泡L的电流可利用公式IL=
PL
UL
计算,并且此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,可利用公式R=
U
I
计算总电阻,再利用公式RL=
UL2
PL
计算灯泡的电阻,最后利用公式R=R-RL计算滑动变阻器接入电路中的最小阻值;
为了不把电压表损坏,电压表的最大示数为3V,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,利用公式UL′=U-U计算电压,再利用公式I=
UL
RL
计算电流,最后利用公式R=
U
I
计算电阻,
灯泡的最小功率可利用公式P小L=I2RL计算;
电路中的最大功率可利用公式P总大=UI计算.
考试点:电功率的计算;串联电路的电流规律;串联电路的电压规律;欧姆定律的应用;电阻的串联.

知识点:本题综合性较强,考查的内容较多,会用欧姆定律计算,会用电功率公式计算,知道串联电路的电压规律,电流规律,电阻规律,要用到电功率的一个变形公式:P=I2R求解,需要注意的是:P=I2R和P=
U2
R
这两个公式在电功率计算题里要经常用到.