Question

如图所示的电路中，电源电压4.5V保持不变，灯L上标有“2.5V 1.25W”字样，电流表的量程为（0～0.6）A，电压表的量程为（0～3）V，滑动变阻器的最大阻值是20Ω．当开关S闭合后，移动滑动变阻器的滑片P，在保证电路安全的情况下，则下述判断正确的是（ ）

A．电流表的最大示数为0.6A
B．电压表的最小示数为0V
C．滑动变阻器消耗的功率可能为2W
D．灯L消耗的最小功率0.45W

Answer 1

【答案】分析：A、通过计算灯泡的额定电流，即可判断电流表的最大示数能否为0.6A；
B、如果电压表的最小示数为0V，则此时灯泡两端的电压为4.5V；
C、分别算出滑动变阻器的最小功率和最大功率，即可做出判断；
D、当滑动变阻器两端电压为3V时，此时灯泡两端的电压最小，灯泡消耗的功率是最小的，
要算灯泡的功率，需要先算出灯泡的电阻，计算灯泡的电阻公式是R=，然后根据公式P=就可以算出灯泡的功率．
解答：解：A、灯泡的额定电流：I===0.5A，所以电路中的最大电流只能为0.5A，如果为0.6A则会烧坏灯泡，所以电流表的最大示数为0.5A，故选项A是错误的；
B、如果电压表的最小示数为0V，则此时灯泡两端的电压为4.5V，超过了灯泡的额定电压，灯泡会烧坏，所以选项B是错误的；
C、当电路中的电流为0.5A时，此时灯泡两端的电压最大，滑动变阻器两端的电压最小，消耗的功率最小，
滑动变阻器两端的电压为：U_最小=4.5V-2.5V=2V，
滑动变阻器的最小功率：P_最小=U_最小I_最小=2V×0.5A=1W，
当滑动变阻器的电阻与灯泡的电阻相等时，此时滑动变阻器消耗的功率是最大的，
灯泡的电阻：R===5Ω，
所以当滑动变阻器的阻值也为5Ω时，消耗的功率是最大的，
此时电路的总电阻：R_总=5Ω+5Ω=10Ω，
电路中的电流：I===0.45A，
滑动变阻器两端的电压：U_滑=IR=0.45A×5Ω=2.25V，
滑动变阻器消耗的最大功率：P_最大=U_滑I=2.25V×0.45A=1.0125W，所以选项C是错误的；
D、当滑动变阻器两端电压为3V时，此时灯泡两端的电压是最小的为1.5V，灯泡消耗的功率是最小的，
灯泡的电阻：R===5Ω，
灯泡的最小功率：P===0.45W，所以选项D是正确的．
故选 D．
点评：解答本题时，要注意还要考虑灯泡的额定电流，通过比较灯泡的额定电流和电流表的量程，即可得出电路允许通过的最大电流；当滑动变阻器两端电压最大时，灯泡消耗的功率是最小的．
本题最难分析的是选项C，关键是要分别计算出滑动变阻器消耗的最小功率和最大功率，而其中滑动变阻器消耗的最大功率是最难分析的，很多学生可能会认为当电压表示数为3V时或变阻器的阻值最大时，消耗的功率是最大的，这两个认识都是错误的．
当滑动变阻器的阻值等于灯泡的电阻时，它消耗的功率才是最大的，我们可用公式P=（U-U_L）去分析：U-U_L是变阻器两端的电压，是通过灯泡的电流，当然也是通过变阻器的电流，它们的乘积是滑动变阻器的功率．因为R_L一定，所以当U-U_L=U_L时，（U-U_L）与U_L的乘积最大，则可得出变阻器与灯泡的阻值相等时，变阻器消耗的功率最大．