某同學在做“調節燈泡亮度”的電學實驗時,電路如圖所示,電源電壓恆為4.5V,電壓表量程“0~3V”,滑動變阻器...
問題詳情:
某同學在做“調節燈泡亮度”的電學實驗時,電路如圖所示,電源電壓恆為4.5V,電壓表量程“0~3V”,滑動變阻器規格“20Ω 1A”,燈泡L標有“2.5V 1.25W”字樣(忽略燈絲電阻變化),在不損壞電路元件的情況下,下列判斷正確的是 ( )
A.電路中電流變化的範圍是0.18A~0.5A
B.滑動變阻器阻值變化的範圍是2.5Ω~10Ω
C.燈泡的最小功率是0.162W
D.該電路的最大功率是2.25W
【回答】
D【考點】電功率的計算;串聯電路的電流規律;串聯電路的電壓規律;歐姆定律的應用;電阻的串聯.
【分析】從圖中可知,燈泡L與滑動變阻器串聯,電壓表與滑動變阻器並聯,為了不損壞電路元件,根據串聯電路電流的特點,應該選取通過燈泡L與通過滑動變阻器額定電流相比較,得出電路中的最大電流,通過燈泡L的電流可利用公式IL=計算,並且此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小,可利用公式R總=計算總電阻,再利用公式RL=計算燈泡的電阻,最後利用公式R小=R總﹣RL計算滑動變阻器接入電路中的最小阻值;
為了不把電壓表損壞,電壓表的最大示數為3V,此時滑動變阻器接入電路中的電阻最大,電路中的電流最小,利用公式UL′=U﹣U大計算電壓,再利用公式I小=計算電流,最後利用公式R大=計算電阻,
燈泡的最小功率可利用公式P小L=I小2RL計算;
電路中的最大功率可利用公式P總大=UI大計算.
【解答】解:∵UL=2.5V,PL=1.25W
∴IL===0.5A,
滑動變阻器允許通過的最大電流為1A,根據串聯電路電流的特點,
所以電路中的最大電流I大=I=IL=0.5A,
由於此時電流最大,所以滑動變阻器接入電路中的電阻最小,
R總===9Ω,
RL===5Ω,
R小=R總﹣RL=9Ω﹣5Ω=4Ω;
∵當電壓表的示數最大為U大=3V時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大,電流最小,
∴UL′=U﹣U大=4.5V﹣3V=1.5V,
再利用公式I小===0.3A,
最後利用公式R大===10Ω;
所以電路中電流的變化範圍是0.3A﹣0.5A,滑動變阻器阻值的變化範圍是4Ω﹣10Ω;
燈泡的最小功率為P小L=I小2RL=(0.3A)2×5Ω=0.45W;
電路中的最大功率為P總大=UI大=4.5V×0.5A=2.25W.
故選D.
知識點:電功率
題型:選擇題