题目内容
7．
如图所示，电源电压保持不变，定值电阻R=12Ω，滑动变阻器的最大阻值是12Ω，灯泡的额定电功率为2W．求（1）当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P位于最左端a时，电流表的读数为0.3A，电源电压U是多少？
（2）保持滑动变阻器滑片位置不变，再闭合开关S2，灯泡恰好正常发光，灯泡的电阻RL是多少？
（3）当断开S1，闭合S2，将滑片P移至最右端，此时灯泡所消耗的电功率PL是多少？5min内灯泡消耗的电能为多少？
分析 （1）当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P位于最左端a时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电源的电压；
（2）保持滑动变阻器滑片位置不变，再闭合开关S2时，灯泡与R并联，根据灯泡正常发光时的电压和额定电压相等可知额定电压，又知道灯泡的额定功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻；
（3）当断开S1，闭合S2，将滑片P移至最右端b，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=I2R求出此时灯泡所消耗的电功率，根据W=Pt求出5min内灯泡消耗的电能．
解答 解：（1）当只闭合开关S1，滑动变阻器的滑片P位于最左端a时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，
根据欧姆定律可得，电源的电压：
U=IR=0.3A×12Ω=3.6V；
（2）保持滑动变阻器滑片位置不变，再闭合开关S2时，灯泡与R并联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以，灯泡的额定电压UL额=U=3.6V，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
RL=$\frac{{{U}_{L额}}^{2}}{{P}_{L额}}$=$\frac{（3.6V）^{2}}{2W}$=6.48Ω；
（3）当断开S1，闭合S2，将滑片P移至最右端b，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{ab}}$=$\frac{3.6V}{6.48Ω+12Ω}$=$\frac{15}{77}$A，
此时灯泡所消耗的电功率：
PL=I2RL=（$\frac{15}{77}$A）2×6.48Ω=$\frac{1458}{5929}$W≈0.25W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，5min内灯泡消耗的电能：
WL=PLt=$\frac{1458}{5959}$W×5×60s≈73.77J．
答：（1）电源电压为3.6V；
（2）灯泡的电阻为6.48Ω；
（3）当断开S1，闭合S2，将滑片P移至最右端b时灯泡所消耗的电功率为0.25W，5min内灯泡消耗的电能为73.77J．
点评 本题考查了串联电路和并联电路特点以及欧姆定律、电功率公式、电功公式的灵活应用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别和知道灯泡正常发光时的电压与额定电压相等．
电热水壶的容积是2L，壶身和底座的总质量为1.4kg，底座的面积是250cm2，装满水，水深16cm．（g取10N/kg）求：
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清按下列要求作图
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