Question

9．如圖電路，燈泡標有“12V，6W”，滑動變阻器R₁標有“100Ω，1A”，電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0.6A，只閉合開關S₁、S₂，滑動變阻器連入電路阻值為16Ω時，燈正常發(fā)光；只閉合S₁、S₃，電流表示數為0.2A，忽略溫度對燈絲電阻的影響，下列說法正確的是（　　）

• A． 電源電壓為20V
• B． 只閉合S₁、S₂時，為了保護元件的安全，滑動變阻器連入電路的阻值范圍是16Ω～48Ω
• C． 只閉合S₁、S₂時，燈泡的最小功率為0.375W
• D． R₂的阻值為16Ω

Answer 1

分析 燈泡在額定電壓下正常發(fā)光，分析清楚電路結構，根據串聯電路特點應用歐姆定律求出電源電壓；
由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值與最小阻值，然后確定滑動變阻器接入電路的阻值范圍；
當電路電流最小時，燈泡功率最小，由電功率公式求出燈泡最小功率；
由串聯電路特點與歐姆定律求出電阻R₂的阻．

解答 解：A、由圖示電路圖可知，只閉合開關S₁，S₂時，燈泡與滑動變阻器串聯接在電源兩端，
滑動變阻器連入電路阻值為16Ω時，燈正常發(fā)光，
則電路電流等于燈泡額定電流I=I_L=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
電源電壓：U=U_L+IR₁=12V+0.5A×16Ω=20V，故A正確；
B、燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，
由電路圖可知，只閉合S₁，S₂時，燈泡與滑動變阻器串聯，電流表測電路電流，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，
此時燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器接入電路的阻值最小，為16Ω，
電壓表示數等于其量程15V時滑動變阻器電路的阻值最大，
此時電路電流最小，I_最小=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{U-{U}_{滑最大}}{{R}_{L}}$=$\frac{20V-15V}{24Ω}$=$\frac{5}{24}$A；
滑動變阻器接入電路的最大阻值：R_滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{15V}{\frac{5}{24}A}$=72Ω，
只閉合S₁，S₂時，為了保護元件的安全，滑動變阻器連入電路的阻值范圍是16Ω～72Ω，故B錯誤；
C、只閉合S₁，S₂時，燈泡的最小功率P_L最小=I_最小²R_L=（$\frac{5}{24}$A）²×24Ω≈1.04W，故C錯誤；
D、由電路圖可知，只閉合S₁，S₃時，燈泡與電阻R₂串聯，此時電流表示數為0.2A，
電路總電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{20V}{0.2A}$=100Ω，電阻R₂的阻值：R₂=R-R_L=100Ω-24Ω=76Ω，故D錯誤；
故選A．

點評 本題考查了串聯電路和并聯電路的特點，以及歐姆定律的計算與應用；關鍵是開關閉和斷開時電路串并聯的辨別；難點是為保證各電路元件安全使用時，滑動變阻器接入電路的電阻大小的判斷．