Question

14．圖示電路中，滑動變阻器銘牌上標有“50Ω1A”字樣，電壓表量程0-15V．閉合開關S₁、S₂，斷開開關S₃，調(diào)節(jié)變阻器滑片P至某位置，電壓表示數(shù)為6.0V，電流表示數(shù)為0.50A，燈泡正常發(fā)光；再閉合開關S₃，電流表示數(shù)變?yōu)?.75A．
（1）求變阻器接入電路的阻值； 
（2）求燈泡的額定功率； 
（3）只閉合開關S₁、S₂，改變電源電壓并移動滑片P，使電路安全工作，求電路10s消耗的最大電能．

Answer 1

分析 （1）開關S₁、S₂閉合，斷開開關S₃，L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電流表測電路中電流，根據(jù)歐姆定律計算變阻器接入電路的阻值；
（2）三個開關都閉合，L短路，只有滑動變阻器連入電路，根據(jù)歐姆定律計算電源電壓；由開關S₁、S₂閉合，斷開開關S₃，燈泡正常發(fā)光，從而求得燈泡的額定功率；
（3）根據(jù)電壓表量程以及燈泡正常發(fā)光電壓確定最大的電源電壓，燈泡正常發(fā)光時電流最大，由W=UIt計算電路10s消耗的最大電能．

解答 解：
（1）由題，開關S₁、S₂閉合，斷開開關S₃，L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電流表測電路中電流，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（2）三個開關都閉合時，L短路，只有滑動變阻器連入電路中，
則：U_總=U_滑=I′R_滑=0.75A×12Ω=9V，
開關S₁、S₂閉合，斷開開關S₃時，燈泡恰好正常發(fā)光，
U_L=U_源-U=9V-6V=3V，
燈泡的額定功率：P=U_LI=3V×0.5A=1.5W；
（3）只閉合開關S₁、S₂，改變電源電壓并移動滑片P，使電路安全工作，
由電壓表量程可知滑動變阻器兩端電壓最大：U_滑′=15V，
調(diào)節(jié)滑片燈泡正常發(fā)光，此時電路中電流最大，
此時變阻器連入阻值R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{L}}$=$\frac{15V}{0.5A}$=30Ω＜50Ω，在變阻器調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，
所以此時的電源電壓：U_源′=U_滑′+U_L=15V+3V=18V，
電路10s消耗的最大電能：W=U_源′I_Lt=18V×0.5A×10s=90J．
答：（1）變阻器接入電路的阻值為12Ω； 
（2）燈泡的額定功率為1.5W； 
（3）只閉合開關S₁、S₂，改變電源電壓并移動滑片P，使電路安全工作，電路10s消耗的最大電能為90J．

點評 本題主要考查了串聯(lián)電路特點、歐姆定律公式應用和電能的計算，關鍵是正確求出電源電壓的大�。�