Question

标有“5V  2W”的小灯泡和“20Ω  1A”的滑动变阻器连接在如图所示的电路中，电源电压为6V，电流表量程为“0～0.6A”．电压表量程为“0～3V”，为确保电路安全，闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值范围适宜控制在（不考虑温度对电阻的影响）（　　）

A．0～2.5Ω之间

B．2.5Ω～12.5Ω之间

C．12.5Ω～20Ω之间

D．2.5Ω～20Ω之间

Answer 1

分析：由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；根据灯泡的铭牌计算电路允许通过的最大电流和灯泡的电阻，然后结合电压表和电流表的量程并根据欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的阻值变化范围．

解答：解：由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；
根据P=UI可得，灯泡的额定电流：
I_L=

PL

UL

=

2W

5V

=0.4A，
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
R_L=

UL

IL

=

5V

0.4A

=12.5Ω，
所以为确保电路安全电路中的最大电流为I=I_L=0.4A，
电路中的总电阻R=

U

I

=

6V

0.4A

=15Ω，
∵串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，
∴滑动变阻器接入电路的最小值为：
R_滑=R-R_L=15Ω-12.5Ω=2.5Ω；
当电压表的示数U_滑=3V时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
灯泡两端电压为：
U_L′=U-U_滑=6V-3V=3V，
此时电路中的电流：
I′=

UL′

RL

=

3V

12.5Ω

=0.24A，
滑动变阻器接入电路的最大阻值为：
R_滑′=

U滑

I′

=

3V

0.24A

=12.5Ω；
所以滑动变阻器接入电路的电阻变化范围为2.5Ω～12.5Ω．
故选B．

点评：本题考查学生能否灵活运用欧姆定律并结合串联电路电阻和电压规律以及电功率公式计算有关物理量正确判断滑动变阻器接入电路的电阻变化范围．