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(2009?海淀區(qū)二模)如圖所示電路,電源兩端的電壓為7.5V,且保持不變.小燈泡L上標有“6V 3W”的字樣,滑動變阻器的銘牌上標有“10Ω 1A”的字樣,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V.不考慮燈絲電阻隨溫度的變化.閉合開關S后,要求燈L兩端的電壓不超過額定電壓,且兩電表的示數(shù)均不超過各自的量程,則(  )
分析:(1)知道燈泡的額定電壓和額定功率,根據(jù)P=UI求出通過的電流,利用歐姆定律求出燈泡的電阻,結合電流表的量程確定電路中的最大電流;
(2)電路中的電流最大時接入電路中的電阻最小,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓,利用歐姆定律求出接入電路中的電阻;當電壓表的示數(shù)最大時滑動變阻器接入電路中的電阻最大,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流和滑動變阻器接入電路中的最大阻值,利用P=I2R求出燈泡的最小功率,進一步求出小燈泡電功率的最大變化量,求出電壓表的示數(shù)變化范圍,滑動變阻器接入電路中電阻的阻值范圍.
解答:解:(1)根據(jù)P=UI可得,燈泡的額定電流:
∴I=
P
U
=
3W
6V
=0.5A,
燈泡的電阻:
RL=
U
I
=
6V
0.5A
=12Ω;
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等,且電流表的量程為0~0.6A,
∴電路中的最大電路Imax=0.5A,故A不正確;
(2)燈泡正常發(fā)光時,兩端的電壓為6W,功率為3W,
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
∴滑動變阻器兩端的最小電壓:
U滑min=U-U=7.5V-6V=1.5V,
∴滑動變阻器接入電路中的最小電阻值:
R滑min=
U滑min
Imax
=
1.5V
0.5A
=3Ω;
當電壓表的示數(shù)為3V時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大,
燈泡兩端的電壓:
UL=U-U滑max=7.5V-3V=4.5V,
電路中的電流:
Imin=
UL
RL
=
4.5V
12Ω
=0.375A,
滑動變阻器接入電路中的最大阻值:
R滑max=
U滑max
Imin
=
3V
0.375A
=8Ω,
燈泡的最小電功率:
PL=(Imin2×12Ω=1.6875W,
∴小燈泡電功率的最大變化量:
△PL=P-PL=3W-1.6875W=1.3125W,故B不正確;
電壓表的示數(shù)變化范圍1.5V~3V,故C不正確;
滑動變阻器允許接入電路的阻值范圍是3~8Ω,故D正確.
故選D.
點評:本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用,關鍵是電路中最大電流的確定和滑動變阻器接入電路中最大值、最小值的判斷,同時要注意額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等.
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