Question

如圖1所示電路中，燈L上標有“6V 4W”的字樣，R_l的最大阻值為18Ω，R₂=4.5Ω．
（1）當開關S_l、S₃都斷開、S₂閉合時，燈L正常發光，求電源電壓；
（2）當開關S₁、S₂和S₃都閉合，且滑動觸頭P滑到b端，求電路中的總電流；
（3）當開關S₁閉合、S₂、S₃都斷開．在滑動觸頭P由a端滑到b端的過程中，滑動變阻消耗的功率隨其電阻R₁變化的情況如圖2所示．由圖象可知，當R₁為何值時，滑動變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？（設電源電壓恒定不變）

Answer 1

【答案】分析：（1）當開關S_l、S₃都斷開、S₂閉合時，燈泡與電阻R₂串聯，燈L正常發光，已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據公式I=可求電路的電流，再利用公式U=IR求出電阻R₂兩端的電壓，電阻R₂兩端的電壓與燈泡額定電壓之和就是電源電壓．
（2）當開關S₁、S₂和S₃都閉合，且滑動觸頭P滑到b端，燈泡與滑動變阻器并聯，滑動變阻器接入電路阻值最大，根據并聯電阻的特點求出電路總電阻，再利用歐姆定律求出電路總電流．
（3）當開關S₁閉合、S₂、S₃都斷開，滑動變阻器與電阻R₂串聯，從圖象上可以看出滑動變阻器消耗的最大功率和此時的電阻值．
解答：解：（1）當開關S_l、S₃都斷開、S₂閉合時，燈泡與電阻R₂串聯，燈L正常發光，此時電路電流為I_L===A，
電阻R₂兩端的電壓U₂=I_LR₂=A×4.5Ω=3V，所以電源電壓為U=U₂+U_L=3V+6V=9V．
答：電源電壓為9V．
（2）當開關S₁、S₂和S₃都閉合，且滑動觸頭P滑到b端，燈泡與滑動變阻器并聯，此時燈泡兩端電壓為9V，燈泡會被燒毀，所以電路中的總電流I===0.5A．
答：電路中的總電流為0.5A．
（3）從圖象上可以看出，滑動變阻器消耗的最大功率為4.5W，此時接入電路的電阻為4.5Ω．
點評：本題考查電壓、電流、電阻、電功率等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是能正確判斷出開關斷開與閉合時電路的連接情況，要知道串聯電路電壓和并聯電路電阻的規律．