Question

【題目】電源電壓為25V且保持不變，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，其上標有“50Ω 2A”的字樣，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，燈泡L標有“5V 1W”的字樣．

（1）燈泡L正常工作時的電流是多大？

（2）閉合S，斷開S1、S2，燈泡恰好正常工作，求R1的阻值．

（3）S、S1、S2均閉合，求滑動變阻器R2連入電路的阻值為多大時電路功率最大？并求出此種情況下電路1min消耗的電能．

Answer 1

【答案】（1）0.2A （2）100Ω （3）R2為１2.5Ω時電路功率最大，此時電路1分鐘消耗的電能值是3375J．

【解析】試題分析：（1）I額=P額／U額=1W／5V=0.2A

（2）閉合S、斷開S1、S2，R1與L串聯，燈泡正常工作，UR1+UL=25V，

由于UL=5V，IL=0.2A，則定值電阻的電阻大小為

R1=U1／I1=（25V－5V）／0.2A＝100Ω

（3）S、S1、S2均閉合時，電路電壓為25V，R1與R2并聯，且P總="P"R1+PR2，此時

通過R1的電流是一個定值，大小為ＩR1＝UR1／R1＝25V／100Ω＝0.25A，

R1的電功率為PR1=U R1ＩR1=25V×0.25A=6.25W

如果電路干路中的電流為電流表A2允許通過的最大電流3A，而R1的電流為0.25A，這時R2通過的電流為IR2=I總-ＩR1=３A－0.25A＝2.75A＞2A（滑動變阻器R2允許通過的最大電流），所以R2中能通過的最大電流為2A，于是此時滑動變阻器R2連入電路的阻值為R2=U／ＩR2大=25V／2A＝12.5Ω

R2最大功率為PR2大=UＩR2大=25V×2A=50W

從而電路中最大功率為P總大="P"R1+PR2大=6.25W+50W=56.25W

電路1分鐘消耗的電能最大值W=P總大t="56.25" W×60s=3375J

答：（1）燈泡正常工作時的電流是0.2A；（2）R1的阻值為100Ω；（3）滑動變阻器R2為１2.5Ω時電路功率最大，此時電路1分鐘消耗的電能值是3375J．