Question

如圖所示的電路中，電源電壓4.5V保持不變，燈L上標(biāo)有“2.5V 1.25W”字樣，電流表的量程為（0～0.6）A，電壓表的量程為（0～3）V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是20Ω．當(dāng)開關(guān)S閉合后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，在保證電路安全的情況下，則下述判斷正確的是

1. A.
   電流表的最大示數(shù)為0.6A
2. B.
   電壓表的最小示數(shù)為0V
3. C.
   滑動(dòng)變阻器消耗的功率可能為2W
4. D.
   燈L消耗的最小功率0.45W

Answer 1

D
分析：A、通過計(jì)算燈泡的額定電流，即可判斷電流表的最大示數(shù)能否為0.6A；
B、如果電壓表的最小示數(shù)為0V，則此時(shí)燈泡兩端的電壓為4.5V；
C、分別算出滑動(dòng)變阻器的最小功率和最大功率，即可做出判斷；
D、當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為3V時(shí)，此時(shí)燈泡兩端的電壓最小，燈泡消耗的功率是最小的，
要算燈泡的功率，需要先算出燈泡的電阻，計(jì)算燈泡的電阻公式是R=，然后根據(jù)公式P=就可以算出燈泡的功率．
解答：A、燈泡的額定電流：I===0.5A，所以電路中的最大電流只能為0.5A，如果為0.6A則會(huì)燒壞燈泡，所以電流表的最大示數(shù)為0.5A，故選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的；
B、如果電壓表的最小示數(shù)為0V，則此時(shí)燈泡兩端的電壓為4.5V，超過了燈泡的額定電壓，燈泡會(huì)燒壞，所以選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的；
C、當(dāng)電路中的電流為0.5A時(shí)，此時(shí)燈泡兩端的電壓最大，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓最小，消耗的功率最小，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U_最小=4.5V-2.5V=2V，
滑動(dòng)變阻器的最小功率：P_最小=U_最小I_最小=2V×0.5A=1W，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻與燈泡的電阻相等時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的功率是最大的，
燈泡的電阻：R===5Ω，
所以當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值也為5Ω時(shí)，消耗的功率是最大的，
此時(shí)電路的總電阻：R_總=5Ω+5Ω=10Ω，
電路中的電流：I===0.45A，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：U_滑=IR=0.45A×5Ω=2.25V，
滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率：P_最大=U_滑I=2.25V×0.45A=1.0125W，所以選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的；
D、當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為3V時(shí)，此時(shí)燈泡兩端的電壓是最小的為1.5V，燈泡消耗的功率是最小的，
燈泡的電阻：R===5Ω，
燈泡的最小功率：P===0.45W，所以選項(xiàng)D是正確的．
故選 D．
點(diǎn)評(píng)：解答本題時(shí)，要注意還要考慮燈泡的額定電流，通過比較燈泡的額定電流和電流表的量程，即可得出電路允許通過的最大電流；當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大時(shí)，燈泡消耗的功率是最小的．
本題最難分析的是選項(xiàng)C，關(guān)鍵是要分別計(jì)算出滑動(dòng)變阻器消耗的最小功率和最大功率，而其中滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率是最難分析的，很多學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí)或變阻器的阻值最大時(shí)，消耗的功率是最大的，這兩個(gè)認(rèn)識(shí)都是錯(cuò)誤的．
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值等于燈泡的電阻時(shí)，它消耗的功率才是最大的，我們可用公式P=（U-U_L）去分析：U-U_L是變阻器兩端的電壓，是通過燈泡的電流，當(dāng)然也是通過變阻器的電流，它們的乘積是滑動(dòng)變阻器的功率．因?yàn)镽_L一定，所以當(dāng)U-U_L=U_L時(shí)，（U-U_L）與U_L的乘積最大，則可得出變阻器與燈泡的阻值相等時(shí)，變阻器消耗的功率最大．