Question

【題目】如圖甲是定值電阻和標(biāo)有“8 V 8 W”燈泡L的I-U關(guān)系圖象，如圖乙所示。電源電壓恒定不變，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12 Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S2閉合，開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到b端時(shí)，燈泡L的實(shí)際功率為1W 。求：

（1）燈泡正常發(fā)光10s，電流通過(guò)燈泡產(chǎn)生的熱量；

（2）電源電壓；

（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2同時(shí)閉合，調(diào)節(jié)滑片P，求電路消耗的最大功率。

Answer 1

【答案】（1）80J（2）8V （3）14.4J

【解析】

（1）．燈泡燈絲發(fā)光是完全利用電流熱效應(yīng)工作的，所以其正常發(fā)光10s產(chǎn)生的熱量等于其消耗的電能，即：

Q=W=P額t=8W×10s=80J。

（2）．當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S2閉合、S1斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器滑片P置于b端時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器最大阻值串聯(lián)，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率為1W 。由甲圖可看出，當(dāng)燈泡實(shí)際電壓UL=2V時(shí)，通過(guò)其電流為I=0.5A，實(shí)際功率

P=ULI=2V×0.5A=1W。

說(shuō)明當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S2閉合、S1斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器滑片P置于b端時(shí)，燈泡實(shí)際電壓UL=2V，電路中電流為I=0.5A。此時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值最大，為R2最大=12Ω，根據(jù)歐姆定律，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：

UR2=IR2最大=0.5A×12Ω=6V，

根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律，則電源電壓為：

U= UL+UR2=2V+6V=8V。

（3）．當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2同時(shí)閉合時(shí)，燈泡L與定值電阻R1并聯(lián)，再于滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)，根據(jù)P=可知，電路消耗的功率要最大，則電路的總電阻要最小，即當(dāng)滑片置于a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值為零，電路消耗的功率最大，此時(shí)電路中只有燈泡L與定值電阻R1并聯(lián)。此時(shí)UL =U=8V，燈泡正常發(fā)光，功率為：

PL=P額=8W。

由甲圖可知，R1的電阻為：

R1===10Ω，

則R1消耗的功率為：

PR1===6.4W。

所以電路消耗的最大功率為：

P最大=PL+PR1=8W+6.4W=14.4W。

答：（1）．燈泡正常發(fā)光10s，電流通過(guò)燈泡產(chǎn)生的熱量為80J；

（2）．電源電壓為8V；

（3）．當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2同時(shí)閉合，調(diào)節(jié)滑片P，求電路消耗的最大功率為14.4J。