Question

【題目】如圖所示，電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變，定值電阻R=20Ω，燈L標有“8V 6.4W”字樣，電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～15V量程．

（1）燈泡L的電阻為多少？

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，電壓表的示數為6V，電源電壓為多少？

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，電流表的示數為0.6A，滑動變阻器的最大電阻為多少？

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當電路消耗的功率最大時，滑動變阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）燈泡L的電阻為10Ω；

（2）電源電壓為9V；

（3）滑動變阻器的最大電阻為60Ω；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當電路消耗的功率最大時，滑動變阻器消耗的功率是1.8W．

【解析】試題分析：（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據P=UI求出額定電流，根據歐姆定律求出電阻；

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，R與L串聯，電壓表測R兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，利用串聯電路的電壓特點求出電源的電壓；

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，R與滑動變阻器的最大值并聯，電流表測干路電流，根據并聯電路的電壓特點和歐姆定律求出通過R的電流，再根據并聯電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，利用歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，滑動變阻器與燈泡串聯，根據燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時電路消耗的功率最大，根據歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，利用串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用P=UI求出滑動變阻器消耗的功率．

解：（1）根據P=UI可得，燈泡的額定電流：

IL額===0.8A，

根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：

RL===10Ω；

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，R與L串聯，電壓表測R兩端的電壓，

∵串聯電路中各處的電流相等，

∴電路中的電流：

I===0.3A，

此時燈泡兩端的電壓：

UL=IRL=0.3A×10Ω=3V，

∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

∴電源的電壓：

U=UR+UL=6V+3V=9V；

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，R與滑動變阻器的最大值并聯，電流表測干路電流，

∵并聯電路中各支路兩端的電壓相等，

∴通過R的電流：

IR===0.45A，

∵并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，

∴通過滑動變阻器的電流：

Iab=I﹣IR=0.6A﹣0.45A=0.15A，

滑動變阻器的最大阻值：

Rab===60Ω；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，滑動變阻器與燈泡串聯，

∵燈泡的額定電流為0.8A，電流表的量程為0～0.6A，

∴為確保電路安全，電路中的最大電流為0.6A，

此時燈泡兩端的電壓：

UL′=ImaxRL=0.6A×10Ω=6V，

滑動變阻器兩端的電壓：

U滑=U﹣UL′=9V﹣6V=3V，

滑動變阻器消耗的功率：

P滑=U滑Imax=3V×0.6A=1.8W．

答：（1）燈泡L的電阻為10Ω；

（2）電源電壓為9V；

（3）滑動變阻器的最大電阻為60Ω；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當電路消耗的功率最大時，滑動變阻器消耗的功率是1.8W．