Question

【題目】如圖1所示的電路中，燈泡的額定電壓為9V，燈泡的I﹣U關系如圖2所示；電壓表的量程為0～15V，電流表的量程為0～0.6A，變阻器R的最大電阻為100Ω．求：
（1）只閉合Sl ， 燈泡正常工作，定值電阻R0消耗的功率P0=2.8W，R0的電阻和電源電壓．
（2）只閉合S2 ， 在電表的示數不超過量程，燈泡兩端的電壓不超過額定值的情況下，電路消耗的最大功率及變阻器連入電路中的最大電阻各為多少．

Answer 1

【答案】
（1）

解：只閉合Sl時，定值電阻R0與燈泡L串聯，

∵燈泡正常發光，

∴燈泡兩端的電壓UL=9V，由圖2可知，電路中的電流I=0.4A，

∵P=I2R，且P0=2.8W，

∴R0的電阻：

R0= = =17.5Ω，

根據歐姆定律可得，R0兩端的電壓：

U0=IR0=0.4A×17.5Ω=7V，

∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

∴電源的電壓：

U=UL+U0=9V+7V=16V

答：R0的電阻為17.5Ω，電源的電壓為16V；

（2）

解：只閉合S2時，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，

∵串聯電路中各處的電流相等，且燈泡的正常發光時的電流為0.4A，電流表的量程為0～0.6A，

∴電路中的電流為0.4A時，電路消耗的功率最大，

則Pmax=UI=16V×0.4A=6.4W；

當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電壓表的示數最大，即UR=15V，

此時燈泡兩端的電壓：

UL′=U﹣UR=16V﹣15V=1V，

由圖2可知，電路中的電流I′=0.2A，

則滑動變阻器接入電路中的最大電阻：

Rmax= = =75Ω

答：只閉合S2，在電表的示數不超過量程，燈泡兩端的電壓不超過額定值的情況下，電路消耗的最大功率為6.4W，變阻器連入電路中的最大電阻為75Ω．

【解析】（1）只閉合Sl時，定值電阻R0與燈泡L串聯，額定電壓下燈泡正常工作，根據圖2讀出電路中的電流，根據P=I2R求出R0的阻值，根據歐姆定律求出R0兩端的電壓，利用串聯電路的電壓特點求出電源的電壓；（2）只閉合S2時，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，根據燈泡的正常發光時的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，根據P=UI求出電路消耗的最大功率；當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電壓表的示數最大，根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據圖2讀出電路中的電流，利用歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻．
【考點精析】利用歐姆定律及其應用和電功率的計算公式對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．