Question

某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图甲所示。电源电压恒为4V，电压表量程选择“0～3V”， 电流表量程选择“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，灯泡L标有“2V 0.8W”字样，图乙是小灯泡的电流随其电压变化的图像。在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是

A. 电路中电流变化的范围是0.16～0.4A

B. 滑动变阻器阻值变化的范围是5～10Ω

C. 灯泡的最小功率是0.2W

D. 该电路的最大功率是2.4W

Answer

B

【解析】

由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。

灯泡正常发光时的电压为2V，功率为0.8W，因串联电路总电压等于各分电压之和，所以，此时电压表的示数U滑=U-UL=4V-2V=2V，因2V＜3V，没有超出电压表的量程，所以，灯泡两端的电压可以达到2 V，从图乙中得到灯泡两端的电压为2V时，对应的电流是0.4A，由串联电路电流的规律可知通过变阻器的电流为0.4A，因滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，电路中的最大电流Imax=0.4A，电路的最大电功率：Pmax=UImax=4V×0.4A=1.6W，故D错误；

此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，R滑小= ==5Ω；

当电压表的示数为3V时，电路中的电流最小，灯泡的功率最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，灯泡两端的电压：UL′=U-U滑max=4V-3V=1V，从图乙中得到通过灯泡的电流是0.3A，所以电路中最小电流为0.3A，则电路中电流变化的范围是0.3A～0.4A，故A错误；

灯泡的最小功率：PL′=UL′Imin=1V×0.3A=0.3W，故C错误；

滑动变阻器接入电路中的最大阻值：R滑max===10Ω，则滑动变阻器阻值变化的范围是5Ω～10Ω，故B正确。