Question

【題目】燈泡L上標有“2.5V 0.3A”的字樣，通過實驗測得該燈泡的電流隨電壓變化關(guān)系如圖甲所示，現(xiàn)把燈泡L接入如圖乙所示的電路中，R0=6Ω，滑動變阻器的最大值是20Ω，電流表的量程為“0～0.6A”，電壓表的量程為“0～3V”．若只閉合開關(guān)S和S1 ， 在滑動變阻器的滑片移至最左端時，燈泡在2min的時間內(nèi)消耗的電能為24J，求：
（1）電源的電壓
（2）若只閉合開關(guān)S和S2 ， 在電路安全工作的條件下，求電路消耗的最大功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：只閉合S和S1時，L與R串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流；

燈泡的實際功率PL= = =0.2W；

由甲圖象可知：燈泡功率為0.2W時燈泡兩端的電壓為1V，電流為0.2A；

由I= 得：變阻器R兩端的電壓UR=IR=0.2A×20Ω=4V，

則電源電壓U=UL+UR=1V+4V=5V

答：電源的電壓為5V；

（2）解：若只閉合開關(guān)S和S2，R0與R串聯(lián)，電壓表測R0兩端的電壓，電流表測電路中的電流，

當電壓表的示數(shù)最大時，通過R0的電流為：

I0= = =0.5A＜0.6A，

所以電路中的最大電流為0.5A；

則P最大=UI最大=5V×0.5A=2.5W

答：若只閉合開關(guān)S和S2，在電路安全工作的條件下，電路消耗的最大功率為2.5W

【解析】（1）只閉合S和S1時，L與R串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)P= 求出燈泡的實際功率；由甲圖象分析得出此時燈泡兩端的電壓和電流；然后根據(jù)歐姆定律求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點即可求出電源電壓；（2）若只閉合開關(guān)S和S2 ， R0與R串聯(lián)，電壓表測R0兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)電功率公式可知當電路中允許通過的電流最大；當電壓表的示數(shù)最大時根據(jù)歐姆定律求出最大電流與電流表的量程比較即可判斷出電路中的最大電流，然后利用P=UI即可求出電路消耗的最大功率．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關(guān)知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 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�。�（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才能正確解答此題．