Question

【题目】如图所示，电源电压恒为 20V，电压表量程是“0～15V”，电流表量程是“0～0.6A”，滑动变阻器 R 的规格是“100Ω 1A”，灯泡标有“12V 6W”字样．闭合开关 S，若两表示数均不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定电压，不考虑灯丝电阻变化．下列说法正确的是（ ）
A.电压表示数变化范围是 3V～15V
B.电流表示数变化范围是 0.1A～0.5A
C.电路中的最大功率是 20W
D.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是 16Ω～72Ω

Answer 1

【答案】D
【解析】解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中电流，（1）灯泡正常发光时的电压为12V，功率为6W，串联电路中各处的电流相等，根据P=UI可得，灯泡正常发光时电路中的电流：I=IL= = =0.5A， 因滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，
所以，为了保证各元件的安全，电路中的最大电流Imax=0.5A，
因串联电路总电压等于各分电压之和，所以此时电压表的最小示数为：
U滑=U﹣UL=20V﹣12V=8V；
电路的最大电功率：
Pmax=UImax=20V×0.5A=10W，故C错误；
此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，由I= 可知最小值为：
R滑min= = =16Ω；（2）电压表量程是“0～15V”，则电压表的示数最大为15V，所以电压表示数变化范围是 8V～15V；故A错误；
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，
根据串联电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和可知，灯泡两端的最小电压：
UL′=U﹣U滑max=20V﹣15V=5V，
已知灯泡的额定电压和额定电流，则灯泡的电阻：RL= = =24Ω，
所以电路中的最小电流：
Imin= = = A≈0.21A，
所以，电路中电流变化的范围是0.21A～0.5A，故B错误；
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R滑max= = =72Ω，
所以滑动变阻器阻值变化的范围是16Ω～72Ω，故D正确．
故选D．
【考点精析】利用欧姆定律及其应用和电功率的计算公式对题目进行判断即可得到答案，需要熟知欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．