Question

【题目】如图甲是电阻R1和灯泡L的电流随电压变化图象，灯泡上标有“12V 9.6W”的字样．将它们按图乙所示的电路连接，滑动变阻器上标有“20Ω 1.5A”，电流表使用的量程是0～3A，电源电压不变．
（1）求灯泡L正常发光时的电阻RL
（2）当只闭合开关S、S2 ， 滑片P位于a端时，灯泡L的实际功率为1W，求电源电压
（3）开关和滑片分别置于什么位置时，电路消耗的电功率最大？最大功率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：根据P= 可知灯泡的电阻为RL= = =15Ω；
（2）解：当只闭合开关S、S2，滑片P位于a端时，RL与滑动变阻器的最大阻值串联，

由图象可知，当UL1=2V，通过灯泡的电流IL1=0.5A时，

RL的实际功率PL1=UL1IL1=2V×0.5A=1W；

所以，灯泡L的实际功率为1W时，灯泡两端的电压UL1=2V，电路中电流IL1=0.5A，

因串联电路中各处的电流相等，所以，滑动变阻器两端的电压：

UR=IL1R=0.5A×20Ω=10V，

所以，电源的电压：

U=UR+UL1=10V+2V=12V；

（3）解：根据P= 可知当电路中的电阻最小时电路消耗的功率最大；

由于滑片P移到b端，同时闭合开关S、S1、S2时，灯泡与R1并联时总电阻最小，所以此时电路消耗的电功率最大；

由于电源电压U=U=12V，则灯泡正常工作，PL=P额=9.6W，

由图象可知，当U1=2V，通过电阻R1的电流I1=0.2A，

由I= 得：R1= = =10Ω；

R1的实际功率P1= =14.4W；

所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=14W．

【解析】（1）根据P= 即可求出灯泡的电阻；（2）当只闭合开关S、S2 ， 滑片P位于a端时，灯泡RL与滑动变阻器的最大阻值串联，根据图象读出灯泡的实际功率为1W时的电流和电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压；（3）根据P= 可知当电路中的电阻最小时电路消耗的功率最大；据此可知当把滑片P移到b端，同时闭合开关S1、S2时，灯泡与R1并联时总电阻最小，所以此时电路消耗的电功率最大；根据欧姆定律求出R1的阻值；根据P= 求出通过R1的功率，由于此时灯泡正常工作，实际功率与额定功率相等，最后即可求出总功率．
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用和电功率的计算公式的相关知识点，需要掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；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才能正确解答此题．