5.如圖所示電路中,滑動變阻器銘牌上標有“50Ω  1A”字樣,電壓表量程0~15V.閉合開關S1、S2,斷開開關S3,調節(jié)變阻器滑片P至某位置,電壓表示數(shù)為8.0V,電流表示數(shù)為0.50A,燈泡正常發(fā)光;再閉合開關S3,電流表示數(shù)變?yōu)?.75A.
(1)求變阻器接入電路的阻值;
(2)求燈泡的額定功率;
(3)只閉合開關S1、S2,改變電源電壓并移動滑片P,使電路安全工作,求電路10s消耗的最大電能.

分析 (1)當開關S1、S2閉合,斷開開關S3時,L與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測變阻器兩端電壓,電流表測電路中電流,根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路的阻值;
(2)開關S1、S2、S3閉合時,電路為滑動變阻器的簡單電路,電流表測電路中的電流,根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓;開關S1、S2閉合,斷開開關S3時,燈泡正常發(fā)光,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓,根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率;
(3)只閉合開關S1、S2時,改變電源電壓并移動滑片P,使電路安全工作,由電壓表量程可知滑動變阻器兩端的最大電壓,當燈泡正常發(fā)光時電路中電流最大,根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻然后確定是否可行,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓,利用W=UIt求出電路10s消耗的最大電能.

解答 解:(1)當開關S1、S2閉合,斷開開關S3時,L與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測變阻器兩端電壓,電流表測電路中電流,
由I=$\frac{U}{R}$可得,變阻器接入電路的阻值:
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{8V}{0.5A}$=16Ω;
(2)開關S1、S2、S3閉合時,電路為滑動變阻器的簡單電路,電流表測電路中的電流,
則電源的電壓:
U=I′R=0.75A×16Ω=12V,
開關S1、S2閉合,斷開開關S3時,燈泡恰好正常發(fā)光,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,燈泡兩端的電壓:
UL=U-U=12V-8V=4V,
燈泡的額定功率:
P=ULI=4V×0.5A=2W;
(3)只閉合開關S1、S2時,改變電源電壓并移動滑片P,使電路安全工作,
由電壓表量程可知,滑動變阻器兩端電壓最大U′=15V,調節(jié)滑片燈泡正常發(fā)光,此時電路中電流最大,
此時變阻器連入阻值:
R′=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{L}}$=$\frac{15V}{0.5A}$=30Ω<50Ω,
在變阻器調節(jié)范圍之內,
所以,此時的電源電壓:
U′=U′+UL=15V+4V=19V,
電路10s消耗的最大電能:
W=U′ILt=19V×0.5A×10s=95J.
答:(1)變阻器接入電路的阻值為16Ω;
(2)燈泡的額定功率為2W;
(3)電路10s消耗的最大電能為95J.

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應用,會判斷最后一問中的最大電源電壓和最大電流是關鍵.

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