如圖所示電路中,燈泡L標有“3V”且燈絲電阻不變.電源兩端電壓為U保持不變,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器.當只閉合開關(guān)S、S1時,燈泡的功率是額定功率的四分之一.當只閉合開關(guān)S、S2時,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P,使其位于a點時(圖中表示a點的大致位置),燈泡正常發(fā)光,電流表的示數(shù)是0.3A,滑動變阻器的功率為Pa;保持開關(guān)狀態(tài)不變,滑動變阻器的滑片P移至b端時,滑動變阻器接入電路的電阻最大,此時燈泡的功率是額定功率的九分之一,滑動變阻器的功率為Pb,且知Pa:Pb=9:5.
求:(1)燈泡的額定功率;
(2)滑動變阻器的最大阻值;
(3)電源電壓及定值電阻R1的阻值.

【答案】分析:先畫出三種情況的等效電路圖:
(1)由圖2可知,兩燈泡與滑動變阻器串聯(lián),燈泡正常工作時其兩端的電壓和額定電壓相等,根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率,根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻.
(2)由圖2和圖3可知:根據(jù)P=I2R結(jié)合燈泡的電功率求出圖3的電流,再根據(jù)P=I2R結(jié)合電流關(guān)系求出Ra、Rb之間的關(guān)系,利用電阻的串聯(lián)和電源的電壓不變得出等式,即可求出Ra、RL之間的關(guān)系,從而求出滑動變阻器的最大阻值.
(3)由圖1和圖2可知:根據(jù)P=I2R結(jié)合燈泡的電功率求出圖1的電流,根據(jù)電源的電壓不變結(jié)合電流求出R1、Ra之間的關(guān)系,從而求出值電阻R1的阻值;根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律結(jié)合圖2求出電源的電壓.
解答:解:當只閉合開關(guān)S、S1時,等效電路圖如圖1所示;
當只閉合開關(guān)S、S2,滑片位于a點時,等效電路圖如圖2所示;
保持開關(guān)狀態(tài)不變,滑片P移至b端時,等效電路圖如圖3所示.
(1)由圖2可知,燈泡與RL串聯(lián),則IL=Ia=0.3A,
∵燈泡正常工作,
∴UL=3V,
燈泡的額定功率:PL=ULIL=3V×0.3A=0.9W;
燈泡的電阻RL===10Ω.
(2)由圖2和圖3可知:
PL=Ia2RL,PL=Ib2RL,
解得:Ib=Ia=×0.3A=0.1A,
∵Pa:Pb=9:5,
=,
解得:Rb=5Ra,
∵電源的電壓不變,
Ia(RL+Ra)=Ib(RL+Rb
解得:Ra=RL=10Ω,Rb=5Ra=50Ω.
(3)由圖1和圖2可知:
PL=Ia2RL,PL=I12RL
解得:I1=Ia=×0.3A=0.15A,
∵電源的電壓不變,
∴Ia(RL+Ra)=I1(RL+R1
解得:R1=3Ra=30Ω;
由圖2可得,電源的電壓U=Ia(RL+Ra)=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V.
答:(1)燈泡的額定功率為0.9W;
(2)滑動變阻器的最大阻值為50Ω;
(3)電源電壓為6V,定值電阻R1的阻值為30Ω.
點評:本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是畫出三種情況的等效電路圖,難點是根據(jù)電源的電壓不變和滑動變阻器消耗的電功率求出電阻之間的關(guān)系.
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(2011?宜賓縣一模)如圖所示電路中,燈泡L1上標有“8V,4W”,L2上標有“12V,9W”,閉合開關(guān)后,為了安全,使其中一盞燈剛好正常發(fā)光不燒壞,電源電壓最大為
8
8
V,A1的最大示數(shù)是
1
1
A.

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如圖所示電路中,燈泡L1上標有“24V,8W”,L2上標有“24V,16W”,開關(guān)閉合后燈泡L1正常工作,電流表A1的示數(shù)是
1
1
A;L1的電阻是
72
72
Ω;電壓表的示數(shù)是
24
24
V.

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(2010?朝陽區(qū)一模)如圖所示電路中,燈泡L標有“3V”且燈絲電阻不變.電源兩端電壓為U保持不變,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器.當只閉合開關(guān)S、S1時,燈泡的功率是額定功率的四分之一.當只閉合開關(guān)S、S2時,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P,使其位于a點時(圖中表示a點的大致位置),燈泡正常發(fā)光,電流表的示數(shù)是0.3A,滑動變阻器的功率為Pa;保持開關(guān)狀態(tài)不變,滑動變阻器的滑片P移至b端時,滑動變阻器接入電路的電阻最大,此時燈泡的功率是額定功率的九分之一,滑動變阻器的功率為Pb,且知Pa:Pb=9:5.
求:(1)燈泡的額定功率;
(2)滑動變阻器的最大阻值;
(3)電源電壓及定值電阻R1的阻值.

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如圖所示電路中,燈泡處于通路狀態(tài)的是( 。

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