Question

2．如图所示，灯泡R₁的电阻为50Ω、额定功率为2.5W，滑动变阻器R₂的最大电阻为200Ω，电源电压为12V保持不变，闭合开关，不考虑灯泡电阻随温度的变化，移动变阻器的滑片P可控制灯的亮度，求：
（1）灯泡R₁消耗的最大功率是多少？
（2）电压表的读数变化范围是多少？

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡R₁与滑动变阻器R₂串联，电压表测R₂两端的电压．
（1）当滑片位于a端时，电路为R₁的简单电路，其消耗的电功率最大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出最大功率；
（2）当滑片位于a端时电压表被短路，示数为0；当滑片位于b端时电压表的示数最大，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数，进一步得出答案．

解答 解：由电路图可知，灯泡R₁与滑动变阻器R₂串联，电压表测R₂两端的电压．
（1）R₁两端电压最大可为12V时，消耗功率最大，此时变阻器接入电阻应该调整为零．
灯泡R₁消耗的最大功率：P₁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（12V）^{2}}{50Ω}$=2.88W；
（2）电压表测滑动变阻器两端电压，最小电压为0V，
当变阻器接入阻值最大时，电压最大．此时电流为：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{50Ω+200Ω}$=0.048A，
U_max=IR₂=0.048A×200Ω=9.6V，
电压表的读数范围是0-9.6V；
答：（1）灯泡R₁消耗的最大功率是2.88W．
（2）电压表的读数变化范围是：0-9.6V．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要注意灯泡R₁消耗最大功率的判断．