Question

16．如圖所示電路，電源電壓保持不變，燈上標有“6V 3W”字樣，當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，電壓表的示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)為0.3A（燈泡燈絲電阻不隨溫度的變化而改變）．
求：
（1）滑動變阻器的最大阻值．
（2）此時燈泡的實際功率．
（3）電源電壓．
（4）當開關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動變阻器的滑片P移到b端時，電路消耗的總功率．

Answer 1

分析 （1）當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，滑動變阻器R的最大阻值和燈泡串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
（2）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，根據(jù)P=I²R求出此時燈泡的實際功率；
（3）當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（4）當開關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動變阻器的滑片P移到b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路消耗的總功率．

解答 解：（1）當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，滑動變阻器R的最大阻值和燈泡串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器的最大阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，燈泡的實際功率：
P_L′=I²R_L=（0.3A）²×12Ω=1.08W；
（3）當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開、滑動變阻器滑片P移到a端時，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電源電壓：
U=I（R_L+R）=0.3A×（12Ω+8Ω）=6V；
（4）當開關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動變阻器的滑片P移到b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{R}_{L}R}{{R}_{L}+R}$=$\frac{12Ω×8Ω}{12Ω+8Ω}$=4.8Ω，
電路消耗的總功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{總}}$=$\frac{（6V）^{2}}{4.8Ω}$=7.5W．
答：（1）滑動變阻器的最大阻值為8Ω；
（2）此時燈泡的實際功率為1.08W；
（3）電源電壓為6V；
（4）當開關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動變阻器的滑片P移到b端時，電路消耗的總功率為7.5W．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關(guān)鍵是兩種情況下電路電路連接方式的判斷．