Question

10．在如圖甲所示的電路中，已知電源為電壓可調(diào)的直流學(xué)生電源，燈泡L₁的額定電壓為8V，燈泡L₂上標有“6V  3.6W”的字樣，定值電阻R₀的阻值為4Ω，圖乙是燈泡L₂的U-I圖象．當開關(guān)S接a時，調(diào)解電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，此時R₀消耗的功率為1W．當開關(guān)S接到b時，調(diào)解電源電壓，使其中一盞燈正常發(fā)光，另一盞燈較暗，下列說法正確的是（　　）             

• A． 燈泡L₁的額定功率為4W
• B． 電路中允許通過最大電流是0.6A
• C． 電路達到最大總功率時，電源電壓是12V
• D． 用電器消耗的最大總功率是6W

Answer 1

分析 （1）當開關(guān)S接a時，燈泡L₁與電阻R₀串聯(lián)，電流表測量的是整個電路中的電流，電壓表測量的是電阻R₀兩端的電壓（如圖所示），知道電阻R₀兩端的電壓和通過的電流，可利用公式R=$\frac{U}{I}$計算出電阻R₀的阻值．
（2）調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光時，則燈泡L₁兩端的電壓為額定電壓，知道此時電阻R₀消耗的功率和其阻值的大小，可利用公式P=I²R計算出此時電路中的電流，最后再利用公式P=UI計算出燈泡L₁的額定功率．
（3）開關(guān)S接b時，燈泡L₁與燈泡L₂串聯(lián)，電流表測量的是整個電路中的電流，電壓表測量的是燈泡L₂兩端的電壓（如圖所示），而燈泡L₁正常發(fā)光，則此時電路中的電流為0.5A，從燈泡L₂的U-I圖象上找到當電流為0.5A時，燈泡L₂兩端的電壓，又知道燈泡L₁的額定電壓，利用串聯(lián)電路電壓的特點計算出電源電壓；
（4）利用公式P=UI計算出電路允許達到的最大總功率．

解答 解：
A、當開關(guān)S接a時，燈泡L₁與電阻R₀串聯(lián)（如下圖所示），

燈泡L₁正常發(fā)光時，燈泡L₁兩端的電壓為額定電壓U₁=8V，
此時R₀消耗的功率為P₀=1W，而R₀=4Ω，此時電路中的電流為：I₀=$\sqrt{\frac{{P}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\sqrt{\frac{1W}{4Ω}}$=0.5A，即I₁=I₀=0.5A，
燈泡L₁的額定功率為：P₁=U₁I₁=8V×0.5A=4W，A正確．
B、開關(guān)S接b時，燈泡L₁與燈泡L₂串聯(lián)（如下圖所示），

燈泡L₁的額定電流為0.5A，所以電路中允許通過的最大電流為0.5A，B錯誤；
C、當開關(guān)接a時，燈泡L1正常發(fā)光，兩端電壓為4V；
R₀兩端電壓為U₀=IR₀=0.5A×4Ω=2V，電源電壓為U=8V+2V=10V，總功率P=UI=10V×0.5A=5W；
從燈泡L₂的U-I圖象可知，當電流為0.5A時，燈泡L₂兩端的電壓為U₂=4V，
則電源電壓為：U=U₁+U₂=8V+4V=12V，
此時的總功率：P_總=UI₁=12V×0.5A=6W；
可知最大的總功率時，電源電壓為12V，C正確；
D、由以上分析知，電路消耗的最大總功率為6W，D正確．
故選ACD．

點評 本題考查了開關(guān)斷開和閉合對電路的影響，以及串聯(lián)電路電流和電壓的特點，對歐姆定律及其公式變形和電功率及其公式變形的理解和應(yīng)用，解答此題的關(guān)鍵是我們要能夠準確的分析電路的連接情況，并且能夠從圖象提取有用信息．