Question

如图所示，电源电压恒为12V不变，R_L、R₁及滑动变阻器的最大阻值分别是10Ω、40Ω、50Ω，灯的额定电压为12V，忽略温度对灯丝电阻的影响，则下列说法正确的是

1. A.
   当S闭合，S₁断开，滑片P在b端时，灯泡的功率为0.4J
2. B.
   当S闭合，S₁断开，滑片P在b端时，电流表的示数为0.2A
3. C.
   当S闭合，S₁断开，滑片P在a端时，灯每秒钟消耗的电能为14.4W
4. D.
   当S、S₁均闭合，滑片P在a端时，电路总功率为14.4W

Answer 1

B
分析：①当S闭合，S₁断开，滑片P在b端时，此时滑动变阻器被全部连入电路，灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测量的是整个电路中的电流．知道灯泡L和滑动变阻器的电阻，利用串联电路电阻的特点，便可以计算出此时电路中的总电阻，又知道电源电压，可利用公式I=计算出此时电路中的电流，即为电流表的示数．判断出B是否符合题意．知道电路中的电流和灯泡L的电阻，可利用公式P=I²R计算出灯泡的功率．判断出A是否符合题意．
②当S闭合，S₁断开，滑片P在a端时，此时滑动变阻器连入电路中的电阻为0，电路中只有灯泡L．此时灯泡两端的电压为电源电压，可利用公式P=计算出灯泡L的电功率，又知道工作时间，可利用公式W=Pt计算出灯泡消耗的电能．
③当S、S₁均闭合，滑片P在a端时，此时滑动变阻器连入电路中的电阻为0，灯泡L与电阻R₁并联，知道灯泡L和电阻R₁的阻值，利用并联电路电阻的特点计算出电路中的总电阻，再利用公式P=计算出电路中的总功率．判断出D是否符合题意．
解答：
①当S闭合，S₁断开，滑片P在b端时，等效电路图如图1所示：

∵R_L=10Ω，R₂=50Ω，
∴此时电路中的总电阻为：R=R_L+R₂=10Ω+50Ω=60Ω，
而电源电压为U=12V，
∴此时电路中的电流为：I===0.2A，即电流表的示数为0.2A，所以B符合题意．
则灯泡的功率为：P=I²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W，而不是0.4J，所以A不符合题意．
②当S闭合，S₁断开，滑片P在a端时，等效电路图如图2所示：

∵U=12V，R_L=10Ω，
∴灯泡L的电功率为：P_L===14.4W，
而t=1s，
∴灯泡消耗的电能为：W=P_Lt=14.4W×1s=14.4J，而不是14.4W，所以C不符合题意．
③当S、S₁均闭合，滑片P在a端时，等效电路图如图3所示：

∵R_L=10Ω，R₁=40Ω，
∴此时电路中的总电阻为：R_并===8Ω，
则电路中的总功率为：p_并===18W，所以D不符合题意．
故选B．
点评：本题考查电流、电阻、电功率和电功的计算，关键是欧姆定律和电功率的公式，以及其公式变形的灵活运用，重点是串联电路电阻、电流的规律和并联电路电阻的规律，难点是知道开关断开与变化，以及滑片移动的过程中电路的变化情况．在计算过程中要注意每一个物理量的单位．