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(guān)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(shù)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(lián)，

∵燈泡正常發(fā)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(jù)歐姆定律可得，R0兩端的電壓：

U0=IR0=0.4A×17.5Ω=7V，

∵串聯(lián)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(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，

∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡的正常發(fā)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(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電壓表的示數(shù)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(shù)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(lián)，額定電壓下燈泡正常工作，根據(jù)圖2讀出電路中的電流，根據(jù)P=I2R求出R0的阻值，根據(jù)歐姆定律求出R0兩端的電壓，利用串聯(lián)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(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)燈泡的正常發(fā)光時的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，根據(jù)P=UI求出電路消耗的最大功率；當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電壓表的示數(shù)最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)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(yīng)用和電功率的計算公式對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知歐姆定律的應(yīng)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(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)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．