Question

1．某中学初三学生对两只灯泡，A灯“12V 12W”、B灯“12V 6W”进行实验探究，A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示．

（1）将A、B并联接在12V电源两端，求120s内电路消耗的电能；
（2）若将A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，求A灯此时的电阻；
（3）为适应不同的人阅读时的明暗的需要，现将A与一个滑动变阻器（50Ω 2A）串联接在12V电源两端，做成可调照明灯，如图乙所示．调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率和A灯功率相等时，求滑动变阻器的功率．

Answer 1

分析 （1）A、B并联接在12V电源两端，都正常发光，由W=Pt计算1min内电路消耗的电能；
（2）A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，说明B达到额定电压，由此根据图象判断A灯的电压和电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算其电阻；
（3）当滑动变阻器的功率是A灯功率相等，由电路特点和P=UI求得滑动变阻器滑动变阻器的功率．

解答 解：
（1）由并联电路的电压特点可知，将A、B并联接在12V电源两端时，两灯都正常发光，
由P=$\frac{W}{t}$可得，120s内电路消耗的电能：
W_总=P_总t=（12W+6W）×120s=2160J；
（2）A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，
串联电路中电流处处相等，由P=UI可得，通过两灯的电流：
I_A=I_B=$\frac{{P}_{B额}}{{U}_{B额}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
由图象可知此时U_A=4V，
由欧姆定律可得：R_A=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{A}}$=$\frac{4V}{0.5A}$=8Ω；
（3）当A与滑动变阻器串联接在12V电源两端时，两者电流相等，且P_A=P_变，
由P=UI知，此时灯A与变阻器两端电压也相等，即：U_A′=U_变，
由串联电路的电压特点有：U_A′+U_变=12V，所以U_A′=U_变=6V，
由图象知此时通过灯泡A的电流为0.7A，
所以滑动变阻器的功率：P_变=U_变I=6V×0.7A=4.2W．
答：（1）将A、B并联接在12V电源两端，120s内电路消耗的电能为2160J；
（2）若将A、B串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，A灯此时的电阻为8Ω；
（3）调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率和A灯功率相等时，滑动变阻器的功率为4.2W．

点评 本题考查了串联、并联电路的特点、欧姆定律和电功率的计算，解题的关键是根据串联和并联电路特点从图象中获取有用的信息．