Question

1．如圖所示，電源電壓保持不變，電流表選用的是“0-0.6A“量程．R₁=10Ω，R₂是標有“0.4A？Ω“字樣的滑動變阻器，L是標有“6V  0.72W“字樣的燈泡．閉合S₁、斷開S₂時，電流表示數(shù)為0.12A；閉合S₁、S₂，調節(jié)滑動變阻器滑片至最右端，當電流表示數(shù)為0.22A．（設燈泡燈絲電阻不變）
（1）求小燈泡的電阻、電源電壓和滑動變阻器最大阻值．
（2）當S₁、S₂都斷開，5min燈泡L消耗的電功是多少？
（3）開關和滑片如何操作整個電路的電功率最大，最大電功率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的變形公式求出燈泡的電阻；閉合S₁、斷開S₂時，電路為燈泡的基本電路，根據(jù)燈泡的額定電壓確定電源電壓；閉合S₁、S₂時，R₂與燈泡并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律求出通過滑動變阻器的電流，再結合歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
（2）當S₁、S₂都斷開時，R₁與燈泡串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律的計算公式求出電路電流和燈泡兩端電壓，然后根據(jù)W=UIt求出燈泡消耗的電功；
（3）當閉合S₂斷開S₁，調節(jié)滑動變阻器滑片至最左端時，整個電路電功率最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出最大功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡的電阻：R_L=$\frac{U^2}{P_保}$=$\frac{（6V）^{2}}{0.72W}$=50Ω；
由P=UI可得，燈泡的額定電流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.72W}{6V}$=0.12A；
閉合S₁、斷開S₂時，電路為燈泡的基本電路，電流表示數(shù)為0.12A，此時燈泡正常發(fā)光，因此電源電壓：U=U_額=6V；
閉合S₁、S₂時，R₂與燈泡并聯(lián)；因為并聯(lián)電路中各支路互不影響，因此通過滑動變阻器的電流：I₂=I-I_L=0.22A-0.12A=0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
（2）當S₁、S₂都斷開時，R₁與燈泡串聯(lián)；
電路電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω+50Ω}$=0.1A；
U_L=IR=0.1A×50Ω=5V；
W_L=UIt=5V×0.1A×300s=150J；
（3）當閉合S₂斷開S₁，調節(jié)滑動變阻器滑片至最左端時，整個電路電功率最大，此時燈L被短路，只有定值電阻R₁接入電路；
則最大電功率：P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（6V）^{2}}{10Ω}$=3.6W．
答：（1）小燈泡的電阻、電源電壓和滑動變阻器最大阻值分別為50Ω，6V和60Ω；
（2）當S₁、S₂都斷開，5min燈泡L消耗的電功是150J；
（3）開關和滑片如何操作整個電路的電功率最大，最大電功率是3.6W．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，分清電路的連接方式和利用好燈泡名牌是解題的關鍵．