Question

2．如圖所示，燈泡R₁的電阻為50Ω、額定功率為2.5W，滑動(dòng)變阻器R₂的最大電阻為200Ω，電源電壓為12V保持不變，閉合開關(guān)，不考慮燈泡電阻隨溫度的變化，移動(dòng)變阻器的滑片P可控制燈的亮度，求：
（1）燈泡R₁消耗的最大功率是多少？
（2）電壓表的讀數(shù)變化范圍是多少？

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡R₁與滑動(dòng)變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓．
（1）當(dāng)滑片位于a端時(shí)，電路為R₁的簡單電路，其消耗的電功率最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出最大功率；
（2）當(dāng)滑片位于a端時(shí)電壓表被短路，示數(shù)為0；當(dāng)滑片位于b端時(shí)電壓表的示數(shù)最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，進(jìn)一步得出答案．

解答 解：由電路圖可知，燈泡R₁與滑動(dòng)變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓．
（1）R₁兩端電壓最大可為12V時(shí)，消耗功率最大，此時(shí)變阻器接入電阻應(yīng)該調(diào)整為零．
燈泡R₁消耗的最大功率：P₁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（12V）^{2}}{50Ω}$=2.88W；
（2）電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，最小電壓為0V，
當(dāng)變阻器接入阻值最大時(shí)，電壓最大．此時(shí)電流為：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{50Ω+200Ω}$=0.048A，
U_max=IR₂=0.048A×200Ω=9.6V，
電壓表的讀數(shù)范圍是0-9.6V；
答：（1）燈泡R₁消耗的最大功率是2.88W．
（2）電壓表的讀數(shù)變化范圍是：0-9.6V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，要注意燈泡R₁消耗最大功率的判斷．