Question

如图甲所示电路，电源两端电压保持不变，R₀是定值电阻，R₁是滑动变阻器．图乙中A为通过电阻R₀的电流与其两端电压关系的图线，B为通过小灯泡L的电流与其两端电压关系的图线．闭合开关S₁，断开开关S₂，调节滑动变阻器到某一位置c（图中未画出），电压表的示数为4V，电流表的示数为0.4A．再将开关S₂闭合，将滑动变阻器调到最左端的a点，则此时电路消耗的总功率为________W．

Answer 1

4.2
分析：闭合开关S₁，断开开关S₂，由甲图可知，滑动变阻器R₁与灯泡L串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，知道通过灯泡L的电流，由乙图中通过小灯泡L的电流与其两端电压关系的图线，判断出灯泡L两端的电压，又知道滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压的特点可以计算出电源电压．
再将开关S₂闭合，将滑动变阻器调到最左端的a点，此时滑动变阻器连入电路中的电阻为0Ω，而定值电阻R₀和灯泡L并联，有并联电路电压的特点可以计算出定值电阻R₀和灯泡L两端的电压，由乙图中的图线，判断出通过定值电阻R₀和灯泡L的电流，再根据并联电路电流的特点和电功率的计算公式P=UI计算出此时电路消耗的总功率．
解答：闭合开关S₁，断开开关S₂，由甲图可知，滑动变阻器R₁与灯泡L串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，
∴I=I_L=I₁=0.4A，
由乙图中通过小灯泡L的电流与其两端电压关系的图线B可知，此时灯泡L两端的电压为U_L=2V，
而滑动变阻器两端的电压为U₁=4V，
∴电源电压为：U=U_L+U₁=2V+4V=6V．
再将开关S₂闭合，将滑动变阻器调到最左端的a点，此时定值电阻R₀和灯泡L并联，
∵电源两端电压保持不变，
∴定值电阻R₀和灯泡L两端的电压为：U₀=U_L′=U=6V，
由乙图中的图线可知，当定值电阻R₀和灯泡L两端的电压为6V时，
则通过定值电阻R₀的电流为0.2A，通过灯泡L的电流为0.5A，
∴此时电路消耗的总功率为：P=UI_并=6V×（0.2A+0.5A）=4.2W．
故答案为：4.2．
点评：本题考查了串、并联电路电流和电压的特点，以及对电功率计算公式的理解和应用，同时还考查了开关断开和闭合对电路串并联的影响，并可以从图象中读取有用的信息．