(2014•南京二模)小明在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示.电源电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V”,

(2014•南京二模)小明在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示.电源电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化).在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是(  )
A.灯泡两端的最大电压是1.5V
B.电路中电流变化的范围是0.18A~0.5A
C.该电路中电流的最大功率是2.25W
D.滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω~10Ω
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农夫挖掘机机 幼苗

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解题思路:根据实物图中可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表与滑动变阻器并联,为了不损坏电路元件,根据串联电路电流的特点,应该选取通过灯泡L与通过滑动变阻器额定电流相比较,得出电路中的最大电流,通过灯泡L的电流可利用公式IL=PLUL计算,并且此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小;利用公式R总=U总I计算总电阻,再利用公式RL=U2LPL计算灯泡的电阻,最后利用公式R小=R总-RL计算滑动变阻器接入电路中的最小阻值;为了不把电压表损坏,电压表的最大示数为3V,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,利用公式UL′=U-U大计算电压,再利用公式I小=U′LRL计算电流,最后利用公式R大=U大I小计算电阻;灯泡的最小功率可利用公式P小L=I小2RL计算;电路中的最大功率可利用公式P总大=UI大计算.

灯泡的额定电流:IL=
PL
UL=[1.25W/2.5V]=0.5A,
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,根据串联电路电流的特点,
所以电路中的最大电流I=I=IL=0.5A,
由于此时电流最大,所以滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
R=
U总
I=[4.5V/0.5A]=9Ω,
RL=

U2L
PL=
(2.5V)2
1.25W=5Ω,
R=R-RL=9Ω-5Ω=4Ω;
∵当电压表的示数最大为U=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电流最小,
∴UL′=U-U=4.5V-3V=1.5V,灯泡两端的最小电压是1.5V,灯泡两端最大电压为灯泡的额定电压为2.5V,故A错误;
当灯泡两端电压最小时,电路中的电流最小,即I=
UL
RL=[1.5V/5Ω]=0.3A,则滑动变阻器的最大阻值:R=
U大
I小=[3V/0.3A]=10Ω;
所以电路中电流的变化范围是0.3A-0.5A,故B错误;
滑动变阻器阻值的变化范围是4Ω-10Ω,故D错误;
电路中的最大功率为P总大=UI=4.5V×0.5A=2.25W,故C正确.
故选C.

点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算.

考点点评: 本题综合性较强,考查的内容较多,会用欧姆定律计算,会用电功率公式计算,知道串联电路的电压规律,电流规律,电阻规律,要用到电功率的一个变形公式:P=I2R求解,需要注意的是:P=I2R和P=U2R这两个公式在电功率计算题里要经常用到.

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