Question

如圖所示，電源電壓恒為12V不變，R_L、R₁及滑動(dòng)變阻器的最大阻值分別是10Ω、40Ω、50Ω，燈的額定電壓為12V，忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響，則下列說法正確的是（ ）
A．當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時(shí)，燈泡的功率為0.4J
B．當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.2A
C．當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在a端時(shí)，燈每秒鐘消耗的電能為14.4W
D．當(dāng)S、S₁均閉合，滑片P在a端時(shí)，電路總功率為14.4W

Answer 1

【答案】分析：①當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器被全部連入電路，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)量的是整個(gè)電路中的電流．知道燈泡L和滑動(dòng)變阻器的電阻，利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)，便可以計(jì)算出此時(shí)電路中的總電阻，又知道電源電壓，可利用公式I=計(jì)算出此時(shí)電路中的電流，即為電流表的示數(shù)．判斷出B是否符合題意．知道電路中的電流和燈泡L的電阻，可利用公式P=I²R計(jì)算出燈泡的功率．判斷出A是否符合題意．
②當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在a端時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為0，電路中只有燈泡L．此時(shí)燈泡兩端的電壓為電源電壓，可利用公式P=計(jì)算出燈泡L的電功率，又知道工作時(shí)間，可利用公式W=Pt計(jì)算出燈泡消耗的電能．
③當(dāng)S、S₁均閉合，滑片P在a端時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為0，燈泡L與電阻R₁并聯(lián)，知道燈泡L和電阻R₁的阻值，利用并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出電路中的總電阻，再利用公式P=計(jì)算出電路中的總功率．判斷出D是否符合題意．
解答：解：
①當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時(shí)，等效電路圖如圖1所示：
∵R_L=10Ω，R₂=50Ω，
∴此時(shí)電路中的總電阻為：R=R_L+R₂=10Ω+50Ω=60Ω，
而電源電壓為U=12V，
∴此時(shí)電路中的電流為：I===0.2A，即電流表的示數(shù)為0.2A，所以B符合題意．
則燈泡的功率為：P=I²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W，而不是0.4J，所以A不符合題意．
②當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在a端時(shí)，等效電路圖如圖2所示：

∵U=12V，R_L=10Ω，
∴燈泡L的電功率為：P_L===14.4W，
而t=1s，
∴燈泡消耗的電能為：W=P_Lt=14.4W×1s=14.4J，而不是14.4W，所以C不符合題意．
③當(dāng)S、S₁均閉合，滑片P在a端時(shí)，等效電路圖如圖3所示：

∵R_L=10Ω，R₁=40Ω，
∴此時(shí)電路中的總電阻為：R_并===8Ω，
則電路中的總功率為：p_并===18W，所以D不符合題意．
故選B．
點(diǎn)評(píng)：本題考查電流、電阻、電功率和電功的計(jì)算，關(guān)鍵是歐姆定律和電功率的公式，以及其公式變形的靈活運(yùn)用，重點(diǎn)是串聯(lián)電路電阻、電流的規(guī)律和并聯(lián)電路電阻的規(guī)律，難點(diǎn)是知道開關(guān)斷開與變化，以及滑片移動(dòng)的過程中電路的變化情況．在計(jì)算過程中要注意每一個(gè)物理量的單位．