Question

如圖所示，電源電壓保持不變，定值電阻R=20Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是12Ω，燈泡的額定電功率為2W．
（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最左端a時(shí)，電流表的讀數(shù)為O.3A，求：電源電壓U；
（2）保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，再閉合開關(guān)S₂，燈泡恰好正常發(fā)光，求：燈泡的電阻R_L；
（3）當(dāng)斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b，求：此時(shí)燈泡所消耗的電功率P_L．

Answer 1

解：（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最左端a時(shí)，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，
根據(jù)歐姆定律可得，電源的電壓：
U=IR=0.3A×20Ω=6V；
（2）保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，再閉合開關(guān)S₂時(shí)，燈泡與R并聯(lián)，
∵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
∴燈泡的額定電壓U_L額=U=6V，
根據(jù)P=可得，燈泡的電阻：
R_L===18Ω；
（3）當(dāng)斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴此時(shí)電路中的電流：
I===0.2A，
此時(shí)燈泡所消耗的電功率：
P_L=I²R_L=（0.2A）²×18Ω=0.72W．
答：（1）電源電壓為6V；
（2）燈泡的電阻為18Ω；
（3）當(dāng)斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b時(shí)燈泡所消耗的電功率為0.72W．
分析：（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，滑動(dòng)變阻器的滑片P位于最左端a時(shí)，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；
（2）保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，再閉合開關(guān)S₂時(shí)，燈泡與R并聯(lián)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等可知額定電壓，又知道燈泡的額定功率，根據(jù)P=求出燈泡的電阻；
（3）當(dāng)斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)P=I²R求出此時(shí)燈泡所消耗的電功率．
點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路串并聯(lián)的辨別和知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓與額定電壓相等．