Question

（2013?梅州模擬）如圖所示，電源電壓24V保持不變，燈泡上標(biāo)有“12V 9W”字樣，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P在變阻器中點(diǎn)C時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光．
求：（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P滑向b端時(shí)，要求你求出相關(guān)的五個(gè)物理量．（寫出求解過(guò)程和結(jié)果）

Answer 1

分析：（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=

U2

R

求出燈泡的電阻；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P在變阻器中點(diǎn)C時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，此時(shí)燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律表示出電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出等式，即可求出滑動(dòng)變阻器的接入電路中的電阻，進(jìn)一步求出滑動(dòng)變阻器的最大的阻值；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P滑向b端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)求出電路中的總電阻，根據(jù)歐姆定律可求電路中的電流，根據(jù)歐姆定律可求燈泡和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出各用電器消耗的電功率以及電路的總功率．

解答：解：（1）由P=

U2

R

可得，燈泡的電阻：
R_L=

UL額2

P額

=

(12V)2

9W

=16Ω，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P在變阻器中點(diǎn)C時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，此時(shí)燈泡兩端的電壓為12V，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_C=U-U_L=24V-12V=12V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴由I=

U

R

可得：

UL

RL

=

UC

RC

，即

12V

16Ω

=

12V

RC

，
解得：R_C=16Ω，
∴滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R=2R_C=2×16Ω=32Ω；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P滑向b端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴此時(shí)電路中的總電阻R_總=R+R_L=32Ω+16Ω=48Ω，
此時(shí)電路中的電流：
I=

U

R總

=

24V

48Ω

=0.5A，
燈泡兩端的電壓：
U_L=IR_L=0.5A×16Ω=8V，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_R=IR=0.5A×32Ω=16V，
燈泡消耗的電功率：
P_L=U_LI=8V×0.5A=4W，
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率：
P_R=U_RI=16V×0.5A=8W，
電路消耗的總功率：
P=UI=24V×0.5A=12W．
答：（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為32Ω；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P滑向b端時(shí)，電路中的總電阻為48Ω，電路中的電流為0.5A，燈泡兩端的電壓為8V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為16V，燈泡消耗的電功率為4W，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為8W，電路消耗的總功率為12W．（以上任意五個(gè)物理量均可）

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．