题目内容
18．
如图所示，电源电压不变，灯标有“6V 6W”，R1=10Ω，滑动变阻器R2的最大值为20Ω，不考虑温度对灯丝电阻的影响．（1）当S1、S2断开，S3闭合，滑片P置于B端时，灯正常发光，求电源电压；
（2）当S1、S2断开，S3闭合，滑片P置于A端时，求5min内电流通过灯泡所做的功（计算结果保留1位小数）；
（3）应如何闭合和断开开关，使滑片P在AB间滑动时，该电路消耗的功率最大及最大功率．
分析 （1）当S1、S2断开，S3闭合，滑片P置于B端时，电路为L的简单电路，根据灯泡正常发光时的电压和额定电压相等确定电源的电压；
（2）当S1、S2断开，S3闭合，滑片P置于A端时，灯L与电阻R2串联，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用W=UIt求出5min内电流通过灯泡所做的功；
（3）当开关S1、S2、S3都闭合，滑片P置于B端时，灯L、电阻R1和R2三者并联，这时电路的总电阻最小，消耗的总功率最大，根据并联电路的电压特点和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出三电阻的功率，三者之和即为总功率．
解答 解：（1）当S1、S2断开，S3闭合，滑片P置于B端时，电路为L的简单电路，
因灯正常发光，
所以，电源的电压为U=UL=6V；
（2）当S1、S2断开，S3闭合，滑片P置于A端时，等效电路图如下图所示：
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{6Ω+20Ω}$=$\frac{3}{13}$A，
5min内电流通过灯泡所做的功：
WL=I2RLt=（$\frac{3}{13}$A）2×6Ω×300s≈95.9J；
（3）当开关S1、S2、S3都闭合，滑片P置于B端时，电路的总电阻最小，消耗的总功率最大，
电路消耗的最大功率：
P=P1+P2+PL=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$+PL=$\frac{（6V）^{2}}{10Ω}$+$\frac{（6V）^{2}}{20Ω}$+6W=11.4W．
答：（1）电源电压为6V；
（2）5min内电流通过灯泡所做的功为95.9J；
（3）当开关S1、S2、S3都闭合，滑片P置于B端时该电路消耗的功率最大，最大功率为14.4W．
点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式、电功公式的灵活运用，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的判断．
| A． | I甲＞I乙 | B． | I甲=I乙 | C． | I甲＜I乙 | D． | 无法判定 |
| A． |  “拔罐”既能说明大气有压强，又能说明人体内部有压强 | |
| B． |  某同学进行马德堡半球实验时，选用不同的直径的半球时，拉开半球所用的力相同 | |
| C． |  如图所示的自制气压计，瓶内水柱升高说明外界大气压强增大 | |
| D． |  医生用注射器给病人肌注抗生素是利用了大气压 |
| A． | 照相机 | B． | 投影仪 | C． | 放大镜 | D． | 近视眼 |
