Question

【題目】如圖，電源電壓恒定不變，R1=30Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，燈泡額定電壓為3V（忽略燈泡電阻的變化），電壓表量程為0～3V．當(dāng)S、S1、S2都閉合，滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端時(shí)，電流表示數(shù)為0.5A；當(dāng)閉合S，斷開S1、S2 ， 滑片p位于中點(diǎn)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光．求：

（1）電源電壓；
（2）小燈泡的額定功率；
（3）S閉合，S1、S2都斷開時(shí)，電路消耗總功率的最大值．

Answer 1

【答案】
（1）解：S、S1、S2都閉合，滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端時(shí)，R1與R2并聯(lián)，等效電路如圖1，

則I1= ，I2= ，

根據(jù)I=I1+I2 可得：

+ =I，即： + =0.5A，

答：電源電壓U=6V

（2）解：閉合S，斷開S1、S2，燈泡L與R2串聯(lián)接入電路，（或等效電路如圖2）

小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)R2兩端電壓U2=U﹣UL=6V﹣3V=3V，

滑片p位于中點(diǎn)時(shí)，接入電路的阻值R′=10Ω，滑動(dòng)變阻器接入的阻值最小，電流最大

電路中的電流IL=I2= = =0.3A；

燈泡的額定功率PL=ULIL=3V×0.3A=0.9W

（3）解：小燈泡的電阻RL= = =10Ω，

S閉合，S1、S2都斷開時(shí)，燈泡L與R2串聯(lián)接入電路，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，

若當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為0時(shí)，則電壓表示數(shù)為U=6V，

∵電壓表量程為0～3V．

∴電壓表示數(shù)應(yīng)不大于3V，

∴則電路中的最大電流I= = =0.3A，

∴電路消耗的總功率的最大值P總=UI=6V×0.3A=1.8W

【解析】（1）當(dāng)S、S1、S2都閉合，滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端時(shí)，R1與R2并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出總阻值，根據(jù)歐姆定律即可求電源電壓；（2）當(dāng)閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，則燈泡兩端的實(shí)際電壓與額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)的電流，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；（3）當(dāng)閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接入的阻值最小，電流最大和電壓表量程為3V判斷出電路中最大電流．然后利用P=UI求電路的功率最大．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR），以及對(duì)電功率的計(jì)算公式的理解，了解計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．