Question

【題目】如圖所示電路，電源電壓保持不變，電阻R1=10Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為20Ω，小燈泡的額定電壓為12V，閉合開(kāi)關(guān)S，燈泡電阻不隨溫度變化．當(dāng)開(kāi)關(guān)S1S2都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑動(dòng)到中點(diǎn)時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.4A；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1S2都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑動(dòng)到最右端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.9A，求：

（1）電源電壓為多少？

（2）小燈泡的額定功率是多少？

（3）閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整開(kāi)關(guān)S1S2和滑動(dòng)變阻器，電阻R1在一分鐘消耗的最大電能為多少？

Answer 1

【答案】（1）電源電壓為8V；（2）小燈泡的額定功率是9W；（3）電阻R1在一分鐘消耗的最大電能為384J．

【解析】

試題（1）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑動(dòng)到中點(diǎn)時(shí)，R1與R2阻值的一半串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流．

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電路中的總電阻：

電路中的電流為0.4A，故電源的電壓：U=IR總=0.4A×20Ω=8V

（2）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，閉合開(kāi)關(guān)S1、S2滑動(dòng)變阻器的滑片P滑動(dòng)到最右端時(shí)時(shí)，燈泡L與R2的最大阻值并聯(lián)，電表測(cè)干路電流．

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等且等于總電壓，所以，通過(guò)R2的電流：

因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過(guò)燈泡L的電流：

IL=I′-I2=0.9A-0.4A=0.5A，

則燈泡的電阻：

因小燈泡的電阻不變，額定電壓為12V，燈泡的額定功率：

（3）根據(jù)可知：要電阻R1在一分鐘消耗電能的最大，就要使電阻R1兩端的電壓最大．閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)S1，S2，滑動(dòng)變阻器的滑片位于左端即R2阻值最小時(shí)，此時(shí)的電路為R1的簡(jiǎn)單電路，R1消耗的功率最大，R11分鐘消耗的電能最大．則消耗的電能：