如图所示,电源电压恒为 4.5V ,电流表的量程为 “ 0~0.6A ”,电压表的量程为“ 0~3V ”,灯泡 L 标有 “ 2.5V 1.25W ”字样(设灯丝电阻不变),滑动变阻器 R 的规格为 “ 20Ω 1A ”。闭合开关,在保证电路安全的情况下,移动滑片 P 的过程中,下列正确的是( )
A . 电流表的示数最大为 0.6A B . 滑动变阻器接入电路的最小电阻为 4Ω
C . 灯泡消耗的最小电功率为 0.12W D . 电路消耗的最大功率为 2.7W
B
【详解】
从图中可以看,开关闭合后,根据电流的流法可知,这是一个串联电路,灯泡 L 和滑动变阻器 R 串联在电路中,电压表并联在灯泡 L 两端,电流表测串联电路的电流。
A .假设电流表的示数最大为 0.6A, 这时串联电路的电流是 0.6A ,流过灯泡 L 的电流是 0.6A ,灯泡 L 标有 “ 2.5V 1.25W ”字样,并且设灯丝电阻不变,根据电功率的推导式 可知,灯泡 L 的电阻
灯泡 L 的电阻是 5Ω ;根据欧姆定律的变换式 可知,灯泡 L 的电压
这时灯泡 L 的电压是 3.0V ,但是灯泡 L 标有 “ 2.5V ”字样,即额定电压是 2.5V, 这是最大电压,不能超过这个电压,那么灯泡 L 的电压不能是 3.0V ,假设不成立,电流表的示数最大不能为 0.6A, 故 A 错误;
B .假设滑动变阻器接入电路的最小电阻为 4Ω, 由 A 解析可知,灯泡 L 的电阻是 5Ω ,电源电压恒为 4.5V, 电路中的电流
这时灯泡 L 的电压
这时灯泡 L 的电压是额定电压,灯泡安全工作,这也是滑动变阻器接入电路的最小电阻,不能再小,否则灯泡不能安全工作,故 B 正确;
C .根据电功率的推导式 可知,灯泡 L 的电阻不变,当流过灯泡 L 的电流最小时,灯泡的电功率最小,即要求串联电路的电流最小,从图中可以看到,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路的电流最小,即
这时灯泡 L 的电压
灯泡不会出现安全问题,电压表也没有安全问题,电路的电流是 0.18A ,电流表也没有安全问题,没有超过滑动变阻器 R 的最大电流 1A, 电路是安全的, 0.18A 是电路的最小电流值,是允许存在的,不能再小了,灯泡 L 的电阻是 5Ω ,根据电功率的推导式 可知,灯泡消耗的最小电功率
灯泡消耗的最小电功率是 0.162W ,不是 0.12W, 故 C 错误;
D .由 B 解析可知,滑动变阻器接入电路的最小电阻为 4Ω, 这时电路的总电阻最小,电路的电流最大,大小是 0.5A ,电源电压恒为 4.5V ,根据电功率的公式 可知,电路消耗的最大功率
电路消耗的最大功率是 2.25W ,不是 2.7W, 故 D 错误。
故选 B 。