Question

1．如圖所示電路，電源電壓保持不變，燈上標(biāo)有“6V 3W”字樣，當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合、S₂斷開(kāi)、滑動(dòng)變阻器滑片P移到a端時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)為0.3A（燈泡燈絲電阻不隨溫度的變化而改變）．求：
（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，電路消耗的總功率．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合、S₂斷開(kāi)、滑動(dòng)變阻器滑片P移到a端時(shí)，R的最大阻值與L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（2）根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，L與R的最大阻值并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和額定電壓下燈泡正常發(fā)光可知燈泡的電功率，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R的功率，兩者之和即為電路消耗的總功率．

解答 解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合、S₂斷開(kāi)、滑動(dòng)變阻器滑片P移到a端時(shí)，R的最大阻值與L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω；
（2）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電源的電壓：
U=I（R_L+R）=0.3A×（12Ω+8Ω）=6V，
當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，L與R的最大阻值并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且額定電壓下燈泡正常發(fā)光，
所以，燈泡的電功率P_L=3W，
滑動(dòng)變阻器的電功率：
P_R=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（6V）^{2}}{8Ω}$=4.5W，
則電路消耗的總功率：
P_總=P_L+P_R=3W+4.5W=7.5W．
答：（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為8Ω；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁和S₂都閉合、滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端時(shí)，電路消耗的總功率為7.5W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分清電路的連接方式和電表所測(cè)的電路元件是關(guān)鍵．