Question

【题目】如图所示，电路中电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R=20Ω，灯L标有“8V 6.4W”字样，电流表用0～0.6A量程，电压表用0～15V量程．

（1）灯泡L的电阻为多少？
（2）开关S1闭合，S2、S3断开时，电压表的示数为6V，电源电压为多少？
（3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，电流表的示数为0.6A，滑动变阻器的最大电阻为多少？
（4）当开关S2闭合，S1、S3断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：根据P=UI可得，灯泡的额定电流：

IL额= = =0.8A，

根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：

RL= = =10Ω；

答：灯泡L的电阻为10Ω；

（2）解：开关S1闭合，S2、S3断开时，R与L串联，电压表测R两端的电压，

∵串联电路中各处的电流相等，

∴电路中的电流：

I= = =0.3A，

此时灯泡两端的电压：

UL=IRL=0.3A×10Ω=3V，

∵串联电路中总电压等于各分电压之和，

∴电源的电压：

U=UR+UL=6V+3V=9V；

答：电源电压为9V；

（3）解：将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，R与滑动变阻器的最大值并联，电流表测干路电流，

∵并联电路中各支路两端的电压相等，

∴通过R的电流：

IR= = =0.45A，

∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

∴通过滑动变阻器的电流：

Iab=I﹣IR=0.6A﹣0.45A=0.15A，

滑动变阻器的最大阻值：

Rab= = =60Ω；

答：滑动变阻器的最大电阻为60Ω；

（4）解：当开关S2闭合，S1、S3断开，滑动变阻器与灯泡串联，

∵灯泡的额定电流为0.8A，电流表的量程为0～0.6A，

∴为确保电路安全，电路中的最大电流为0.6A，

此时灯泡两端的电压：

UL′=ImaxRL=0.6A×10Ω=6V，

滑动变阻器两端的电压：

U滑=U﹣UL′=9V﹣6V=3V，

滑动变阻器消耗的功率：

P滑=U滑Imax=3V×0.6A=1.8W．

答：当开关S2闭合，S1、S3断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是1.8W．

【解析】根据电功率的计算公式求相关的未知量，此题是电学的综合题，做题的关键要分析不同的开关闭合形成不同的电路，同时要注意灯泡、滑动变阻器的最大电压和电流要求.
【考点精析】关于本题考查的电功率的计算公式，需要了解计算电功率公式：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才能得出正确答案．