Question

1．某中學初三學生對兩只燈泡，A燈“12V 12W”、B燈“12V 6W”進行實驗探究，A和B中電流隨兩端電壓變化關系的圖象如圖甲所示．

（1）將A、B并聯(lián)接在12V電源兩端，求120s內(nèi)電路消耗的電能；
（2）若將A、B串聯(lián)接在某電源兩端，使B燈恰好正常發(fā)光，求A燈此時的電阻；
（3）為適應不同的人閱讀時的明暗的需要，現(xiàn)將A與一個滑動變阻器（50Ω 2A）串聯(lián)接在12V電源兩端，做成可調(diào)照明燈，如圖乙所示．調(diào)節(jié)滑動變阻器，當滑動變阻器的功率和A燈功率相等時，求滑動變阻器的功率．

Answer 1

分析 （1）A、B并聯(lián)接在12V電源兩端，都正常發(fā)光，由W=Pt計算1min內(nèi)電路消耗的電能；
（2）A、B串聯(lián)接在某電源兩端，使B燈恰好正常發(fā)光，說明B達到額定電壓，由此根據(jù)圖象判斷A燈的電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算其電阻；
（3）當滑動變阻器的功率是A燈功率相等，由電路特點和P=UI求得滑動變阻器滑動變阻器的功率．

解答 解：
（1）由并聯(lián)電路的電壓特點可知，將A、B并聯(lián)接在12V電源兩端時，兩燈都正常發(fā)光，
由P=$\frac{W}{t}$可得，120s內(nèi)電路消耗的電能：
W_總=P_總t=（12W+6W）×120s=2160J；
（2）A、B串聯(lián)接在某電源兩端，使B燈恰好正常發(fā)光，
串聯(lián)電路中電流處處相等，由P=UI可得，通過兩燈的電流：
I_A=I_B=$\frac{{P}_{B額}}{{U}_{B額}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
由圖象可知此時U_A=4V，
由歐姆定律可得：R_A=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{A}}$=$\frac{4V}{0.5A}$=8Ω；
（3）當A與滑動變阻器串聯(lián)接在12V電源兩端時，兩者電流相等，且P_A=P_變，
由P=UI知，此時燈A與變阻器兩端電壓也相等，即：U_A′=U_變，
由串聯(lián)電路的電壓特點有：U_A′+U_變=12V，所以U_A′=U_變=6V，
由圖象知此時通過燈泡A的電流為0.7A，
所以滑動變阻器的功率：P_變=U_變I=6V×0.7A=4.2W．
答：（1）將A、B并聯(lián)接在12V電源兩端，120s內(nèi)電路消耗的電能為2160J；
（2）若將A、B串聯(lián)接在某電源兩端，使B燈恰好正常發(fā)光，A燈此時的電阻為8Ω；
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器，當滑動變阻器的功率和A燈功率相等時，滑動變阻器的功率為4.2W．

點評 本題考查了串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點、歐姆定律和電功率的計算，解題的關鍵是根據(jù)串聯(lián)和并聯(lián)電路特點從圖象中獲取有用的信息．