问题补充:
如图所示电路中,电源两端电压保持18V不变.小灯泡L上标有“6V?2.4W”,不考虑灯丝电阻变化.滑动变阻器R1的最大阻值为100Ω,定值电阻R2的阻值为20Ω,电压表V1和电压表V2的量程均为0~15V,电流表的量程为0~0.6A.为保证各个电表和小灯泡均安全,下列说法中正确的是A.滑动变阻器可以调节的范围是55Ω~85ΩB.滑动变阻器可以调节的范围是10Ω~55ΩC.电路消耗的总功率最小值为2.7WD.电路消耗的总功率最大值为9.26W
答案:
B
解析分析:由电路图可知,灯泡与R1、R2串联,电压表V1测灯泡L与R1两端的电压之和,电压表V2测R1和R2两端的电压之和,电流表测电路中的电流.
(1)根据P=UI求出灯泡的额定电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,根据串联电路的电流特点结合电流表的量程确定电路中的最大电流,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路的总功率最大,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,根据电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最小值,根据P=UI求出电路消耗的最大总功率;
(2)当电压表V2的示数为15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的总功率最小,根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的最小电流,利用欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最大值,利用P=UI求出电路消耗的最小总功率.
解答:由电路图可知,灯泡与R1、R2串联,电压表V1测灯泡L与R1两端的电压之和,电压表V2测R1和R2两端的电压之和,电流表测电路中的电流.
(1)灯泡正常发光时,两端的电压UL=6V,PL=2.4W,
由P=UI可得,灯泡的额定电流:
IL===0.4A,
由I=可得,灯泡的电阻:
RL===15Ω,
∵串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,
∴电路中的最大电流Imax=0.4A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路的总功率最大,
电路中的总电阻:
R===45Ω,
∵串联电路中总电阻等于分电阻之和,
∴R1min=R-RL-R2=45Ω-15Ω-20Ω=10Ω,故A不正确;
电路消耗的最大总功率:
Pmax=UImax=18V×0.4A=7.2W,故D不正确;
(2)当电压表V2的示数为15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的总功率最小,
灯泡两端的电压:
UL′=U-UV2max=18V-15V=3V,
此时电路中的电流:
Imin===0.2A,
电路中的总电阻:
R′===90Ω,
滑动变阻器接入电路中的最大电阻:
R1min=R′-RL-R2=90Ω-15Ω-20Ω=55Ω,
即滑动变阻器可以调节的范围是10Ω~55Ω,故B正确;
电路消耗的最小总功率:
Pmin=UImin=18V×0.2A=3.6W,故C不正确.
故选B.
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是电路中最大电流和最小电流的确定,要注意灯泡正常发光时电压表V1示数达到了最大,电压表V1的示数最大时电路中的电流最小.
如图所示电路中 电源两端电压保持18V不变.小灯泡L上标有“6V?2.4W” 不考虑灯丝电阻变化.滑动变阻器R1的最大阻值为100Ω 定值电阻R2的阻值为20Ω 电压