Question

1．如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，小燈泡L的額定電壓為6V，R₁為某特殊電阻元件，通過它的電流與其兩端的電壓的關(guān)系如圖乙所示．當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₃，斷開S₂，滑片P置于b端時，燈泡L正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.9A．求：
（1）燈泡L的額定功率；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S₂、S₃，斷開S₁，滑片P置于a端時，電流表的示數(shù)為0.4A，R₂的最大阻值；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₂，滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₃，斷開S₂，滑片P置于b端時，R₁與L并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和額定電壓下燈泡正常發(fā)光可知電源的電壓，根據(jù)圖乙讀出通過R₁的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過L的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S₂、S₃，斷開S₃，滑片P置于a端時，R₁與R₂串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)圖乙讀出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₂兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R₂的最大阻值；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₂，滑片P置于a端時，L、R₁、R₂串聯(lián)，根據(jù)P=UI求出電路消耗的總功率為1.2W時電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時R₂兩端的電壓，由圖象讀出R₁兩端的電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用W=UIt求出此時燈泡1min內(nèi)消耗的電能．

解答 解：（1）當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₃，斷開S₂，滑片P置于b端時，R₁與L并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(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=6V，
由圖乙可知，通過R₁的電流I₁=0.6A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過L的電流：
I_L=I-I₁=0.9A-0.6A=0.3A，
則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=6V×0.3A=1.8W；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S₂、S₃，斷開S₃，滑片P置于a端時，R₁與R₂串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
由圖乙可知，R₁兩端的電壓U₁=2V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₂兩端的電壓：
U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，R₂的最大阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I′}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₂，滑片P置于a端時，L、R₁、R₂串聯(lián)，
由P=UI可得，電路消耗的總功率為1.2W時電路中的電流：
I″=$\frac{P}{U}$=$\frac{1.2W}{6V}$=0.2A，
此時R₂兩端的電壓：
U₂′=I″R₂=0.2A×10Ω=2V，
由圖象可知，R₁兩端的電壓U₁′=1V，
則燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U₁′-U₂′=6V-1V-2V=3V，
此時燈泡1min內(nèi)消耗的電能：
W_L=U_L′I″t=3V×0.2A×60s=36J．
答：（1）燈泡L的額定功率為1.8W；
（2）R₂的最大阻值為10Ω；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₂，滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內(nèi)消耗的電能為36J．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應(yīng)用，分清電路的連接方式和從圖象中讀出有用的信息是關(guān)鍵．