Question

【题目】如图所示电路，电源电压和灯泡L阻值均保持不变，电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15 V，灯泡L标有“12V 6W”字样，定值电阻R0=18Ω.只闭合开关S、S2 ， ， 当滑动变阻器滑片P移到中点时，电压表示数为3V；当滑动变阻器滑片P移到最右端时，电压表示数为5V.求：

（1）灯泡L的电阻值；
（2）电源电压；
（3）只闭合S和S1 ， 移动滑动变阻器的滑片P时，若两 电表的示数均不超过量程，电路消耗的总功率的范围.

Answer 1

【答案】
（1）解：根据公式P=UI得，灯泡的额定电流：I额=P额/U额=6W/12V=0.5A，根据公式I=U/R得，灯泡的电阻R=U额/I额=12V/0.5A=24Ω

（2）解：设电源电压为U，滑动变阻器的最大阻值为R，当P在中点时，灯泡L与R串联：（U-3V）：RL=3V：1/2R----①，当P在最右端时，灯泡L与R串联：（U-5V）：RL=5V：R------②，联立①②解得：U=15V；将RL=24Ω代入得，R=12Ω
（3）解：只闭合S和S1时，定值电阻R0与R串联，当R=12Ω时，电路消耗的总功率取最小值，此时电路中电流的最小值： I=U/（R0+R）=15V/（18Ω+12Ω）=0.5A，总功率的最小值：P= UI=15V×0.5A=7.5W，当电流表取0.6A时，电路消耗的总功率取最大值， 总功率的最大值P’=UI’=15V×0.6A=9W

【解析】（1）根据电功率公式P=UI得，灯泡的额定电流：I额=P额/U额=6W/12V=0.5A，根据公式I=U/R求出灯泡的电阻；
（2）根据欧姆定律和电源电压不变联立方程，即可求得电源电压；
（3）当电路中电阻最大时，功率最小；当电流表取0.6A时，电路消耗的总功率取最大值，根据电源电压不变进行分析.
【考点精析】通过灵活运用电功率的定义和电功率的计算公式，掌握电功率（P）：电流在单位时间内做的功．表示电流做功快慢的物理量.单位有：瓦特(国际)；常用单位有：千瓦；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R即可以解答此题．