解题思路:由图可知灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测电路中的电流;
(1)当滑动变阻器滑片向左移动的过程中,接入电路的电阻变小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,根据串联电路的电阻分压特点可知滑动变阻器两端的电压变化;
(2)已知小灯泡的规格“6V 3W”,则可求出灯泡的电阻及额定电流,比较额定电流及电流表的最大量程,可得出电路中允许通过的最大电流,此时滑动变阻器接入电路的电阻最小,根据欧姆定律求出电路的电阻,利用电阻的串联特点求出滑动变阻器接入电路的最小值,再根据P=UI求出此时电路中的最大功率;
(3)当电压表的示数为15V时,滑动变阻器连入的电阻最大,电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的电流、滑动变阻器接入电路的最大阻值,再根据P=UI求出灯泡的最小电功率,进一步得出滑动变阻器接入电路的电阻允许调节的范围.
(1)当滑动变阻器滑片向左移动的过程中,接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小;
根据欧姆定律可知电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
根据串联电路的电阻分压特点可知,滑动变阻器两端分得的电压变小,即电压表的示数变小.
(2)灯丝的电阻为:
RL=
U2额
P额=
(6V)2
3W=12Ω,
灯正常发光时的电流为:
IL=
P额
U额=[3W/6V]=0.5A;
所以由题知可知电路中的最大电流应为I最大=0.5A,
即:I最大=[U
RL+R最小=
18V
12Ω +R最小=0.5A,
∴滑动变阻器连入电路的最小值R最小=24Ω,
电路中电功率最大:P最大=UI最大=18V×0.5A=9W.
(3)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V,此时滑动变阻器连入的电阻最大,电路中的电流最小,
∵U=UL′+UR,
∴UL′=U-UR=18V-15V=3V,
此时电路中最小的电流为:
I′=
U′L
RL=
3V/12Ω]=0.25A,
滑动变阻器连入的最大电阻为:
R最大=
UR
I′=[15V/0.25A]=60Ω;
此时小灯泡的电功率最小为:
P小=ULI′=3V×0.25A=0.75W;
由此可知:滑动变阻器允许调节的范围为24Ω~60Ω.
故选BD.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;滑动变阻器的使用.
考点点评: 本题关键:一是根据灯的铭牌求出允许通过的最大电流、确定滑动变阻器连入的最小阻值;二是根据电压表的量程求出滑动变阻器两端的最大电压、确定滑动变阻器连入的最大阻值.