Question

8．如圖所示電路，電源電壓恒定不變，電阻R₁的阻值為5Ω，小燈泡L上標有“12V 6W”字樣．
（1）當開關S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，小燈泡L恰能正常發(fā)光，電流表的讀數(shù)為1.7A，請計算出電源電壓的大小和滑動變阻器的最大阻值．
（2）閉合開關S，斷開開關S₁、S₂，滑動變阻器的滑片P滑至最右端時，求電流表的讀數(shù)和滑動變阻器消耗的電功率．

Answer 1

分析 （1）當開關S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和燈泡正常發(fā)光時的電壓與額定電壓相等求出電源的電壓，根據(jù)P=UI求出通過燈泡的電流，再根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，利用歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
（2）當閉合開關S，開關S₁、S₂都斷開，滑動變阻器的滑片P在最右端，電阻R₁與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測電路中的電流，利用電阻的串聯(lián)特點和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出滑動變阻器消耗的電功率．

解答 解：
（1）當開關S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，
由于并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以電源的電壓U=U_L=12V，
根據(jù)P=UI可得燈泡正常發(fā)光的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
因為并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以通過滑動變阻器的電流：
I₂=I-I_L=1.7A-0.5A=1.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動變阻器的最大阻值：
R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{12V}{1.2A}$=10Ω；
（2）當閉合開關S，開關S₁、S₂都斷開，滑動變阻器的滑片P在最右端，電阻R₁與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，
由于串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和，
所以此時電路中的電流即電流表的示數(shù)：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{5Ω+10Ω}$=0.8A，
此時滑動變阻器消耗的電功率：
P₂=I²R₂=（0.8A）²×10Ω=6.4W．
答：（1）電源電壓為12V，滑動變阻器的最大阻值為10Ω；
（2）當閉合開關S，開關S₁、S₂都斷開，滑動變阻器的滑片P在最右端，電流表的讀數(shù)為0.8A，滑動變阻器消耗的電功率為6.4W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是開關閉合、斷開時電路連接方式的辨別和知道燈泡正常發(fā)光時的電壓與額定電壓相等．