Question

1．如图所示电路，电源电压保持不变，灯上标有“6V 3W”字样，当开关S₁闭合、S₂断开、滑动变阻器滑片P移到a端时，电压表的示数为2.4V，电流表示数为0.3A（灯泡灯丝电阻不随温度的变化而改变）．求：
（1）滑动变阻器的最大阻值．
（2）当开关S₁和S₂都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时，电路消耗的总功率．

Answer 1

分析 （1）当开关S₁闭合、S₂断开、滑动变阻器滑片P移到a端时，R的最大阻值与L串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（2）根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；当开关S₁和S₂都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时，L与R的最大阻值并联，根据并联电路的电压特点和额定电压下灯泡正常发光可知灯泡的电功率，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R的功率，两者之和即为电路消耗的总功率．

解答 解：（1）当开关S₁闭合、S₂断开、滑动变阻器滑片P移到a端时，R的最大阻值与L串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器的最大阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω；
（2）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：
U=I（R_L+R）=0.3A×（12Ω+8Ω）=6V，
当开关S₁和S₂都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时，L与R的最大阻值并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且额定电压下灯泡正常发光，
所以，灯泡的电功率P_L=3W，
滑动变阻器的电功率：
P_R=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（6V）^{2}}{8Ω}$=4.5W，
则电路消耗的总功率：
P_总=P_L+P_R=3W+4.5W=7.5W．
答：（1）滑动变阻器的最大阻值为8Ω；
（2）当开关S₁和S₂都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时，电路消耗的总功率为7.5W．

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键．