解题思路:根据条件确定出变阻器的最大值和最小值,从而可判断出各表的变化范围及电功率的变化范围.
由图知,电阻与变阻器并联,后与灯泡串联,灯泡的额定电流I=[P/U]=[3W/6V]=0.5A,灯泡的电阻R灯=
U额
I=[6V/0.5A]=12Ω;
当灯泡两端的电压为6V时,电阻与变阻器两端的电压为U1=9V-6V=3V;
通过R1的电流I1=
U1
R1=[3V/30Ω]=0.1A,则滑动变阻器的电流为I滑=0.5A-0.1A=0.4A,变阻器的阻值R滑=
U1
I滑=[3V/0.4A]=7.5Ω
A、当灯泡正常发光时的总电流为0.5A,电路中的总功率为P最大=UI=9V×0.5A=4.5W;
当滑动变阻器的阻值最大为20Ω时,电路中的总电阻最大,此时电路的总功率最小,定值电阻与变阻器的总电阻R=
R1R滑
R1+R滑=[30Ω×20Ω/30Ω+20Ω]=12Ω;
总功率为P最小=
U2
R总=
(9V)2
12Ω+12Ω=3.375W;
由上分析知,故A正确;
B、当滑动变阻器的阻值为20Ω时,电路中的总电阻最大,电流最小,电压表的示数最小,为U=IR=[9V/12Ω+12Ω]×12Ω=4.5V;
当灯泡正常发光时,此时电压表的示数最大,U最大=6V;
所以电压表的变化范围是4.5V~6V,故B错误;
C、由上分析变阻器的变化范围是7.5Ω~20Ω,故C错误;
D、由上分析知,当变阻器的阻值为20Ω时,R1两端的电压最大,电流表的最大示数为I最大=
U1′
R1=[9V−4.5V/30Ω]=0.15A;
当灯泡正常发光时,R1两端的电压最小,电流表的最小示数为:I最小=0.1A,则电流表的变化范围为0.1A~0.15A,故D错误.
故选A.
点评:
本题考点: 电路的动态分析.
考点点评: 此题考查了动态电路的分析及欧姆定律、电功率公式的应用,此题要判断出滑动变阻器的阻值范围及电压表、电流表的示数范围,关键能够得出灯泡正常发光时是电路的最大功率,当变阻器阻值最大时是电路中的最小功率,难度较大.