Question

【题目】如图甲是定值电阻和标有“8 V 8 W”灯泡L的I-U关系图象，如图乙所示。电源电压恒定不变，滑动变阻器的最大阻值为12 Ω。当开关S、S2闭合，开关S1断开，将滑动变阻器的滑片P滑到b端时，灯泡L的实际功率为1W 。求：

（1）灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量；

（2）电源电压；

（3）当开关S、S1、S2同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率。

Answer 1

【答案】（1）80J（2）8V （3）14.4J

【解析】

（1）．灯泡灯丝发光是完全利用电流热效应工作的，所以其正常发光10s产生的热量等于其消耗的电能，即：

Q=W=P额t=8W×10s=80J。

（2）．当开关S、S2闭合、S1断开，滑动变阻器滑片P置于b端时，灯泡L与滑动变阻器最大阻值串联，此时灯泡的实际功率为1W 。由甲图可看出，当灯泡实际电压UL=2V时，通过其电流为I=0.5A，实际功率

P=ULI=2V×0.5A=1W。

说明当开关S、S2闭合、S1断开，滑动变阻器滑片P置于b端时，灯泡实际电压UL=2V，电路中电流为I=0.5A。此时滑动变阻器阻值最大，为R2最大=12Ω，根据欧姆定律，则滑动变阻器两端电压为：

UR2=IR2最大=0.5A×12Ω=6V，

根据串联电路电压规律，则电源电压为：

U= UL+UR2=2V+6V=8V。

（3）．当开关S、S1、S2同时闭合时，灯泡L与定值电阻R1并联，再于滑动变阻器R2串联，根据P=可知，电路消耗的功率要最大，则电路的总电阻要最小，即当滑片置于a端时，滑动变阻器阻值为零，电路消耗的功率最大，此时电路中只有灯泡L与定值电阻R1并联。此时UL =U=8V，灯泡正常发光，功率为：

PL=P额=8W。

由甲图可知，R1的电阻为：

R1===10Ω，

则R1消耗的功率为：

PR1===6.4W。

所以电路消耗的最大功率为：

P最大=PL+PR1=8W+6.4W=14.4W。

答：（1）．灯泡正常发光10s，电流通过灯泡产生的热量为80J；

（2）．电源电压为8V；

（3）．当开关S、S1、S2同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率为14.4J。