Question

如圖所示的電路中，燈泡L上標(biāo)有“8V 4W”字樣，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R₁，R₂的阻值為8Ω，電源電壓保持不變．當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，燈泡L正常發(fā)光；當(dāng)開關(guān)S₁、S₂斷開，S₃閉合時(shí)，改變滑片P的位置，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值分別為R₁和R₁，在這兩種情況下，滑動(dòng)變阻器消耗的功率相等．求：
（1）電源電壓；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)；
（3）滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

Answer 1

解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，R₁短路R₂和燈泡L并聯(lián)，且L正常發(fā)光，則有：電源電壓U=U_L=8V，
（2）由P=IU可得：I_L===0.5A；
又I₂===1A；
則I=I_L+I₂=0.5A+1A=1.5A，
故電流表示數(shù)為1.5A．
（3）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂斷開，S₃閉合時(shí)，R₂開路，燈L與滑動(dòng)變阻器R₁串聯(lián)：
R_L=（==16Ω
當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為R₁時(shí)，P₁=I²R₁=，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為時(shí)：P₁′==
又P₁=P₁′則有：=
代入數(shù)據(jù)，解得：R₁=32Ω
答：（1）電源電壓8V；（2）電流表示數(shù)為1.5A；（3）滑動(dòng)變阻器的最在阻值是32Ω．
分析：（1）并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，等于電源電壓．
（2）燈泡這一支路的電流可以由算出，R₂支路的電流可以由I=算出，兩支路電流之和即為干路電流表電流．
（3）依據(jù)兩種情況的電功率相等，想辦法列出等量關(guān)系，解方程求出滑動(dòng)變阻器最大阻值．
點(diǎn)評：這是一道較為復(fù)雜的電學(xué)綜合計(jì)算，要求在電學(xué)公式掌握好的基礎(chǔ)上，還要有列方程解決問題的能力，在題中的兩種或幾種情境中找到相等的關(guān)系，并利用所學(xué)過公式，推導(dǎo)成想求的物理量．這種能力需要有針對性的訓(xùn)練，較為困難．