Question

如圖所示電路，電源電壓和燈絲電阻均保持不變，R₂=40Ω．當P置于B端時，電壓表示數為2V，R₁兩端電壓與R₂兩端電壓之比為2：1，5min內R₂產生的熱量為480J；當P滑到A端時，L正常發光．求：
（1）電源電壓； （2）R₁的阻值； （3）L的額定功率．

Answer 1

【答案】分析：（1）由W=t求出電阻R₂的電壓U₂，再根據電阻R₁、R₂兩端電壓關系及串聯電路的特點求出電阻R₁兩端的電壓U₁，最后由U=U₁+U₂+U_V求出電源電壓．
（2）由串聯電路的特點及電阻R₁、R₂兩端電壓關系及求出電阻R₁的阻值．
（3）由歐姆定律求出燈的電阻，再求出當P滑到A端時的電路電流，最后由P=I²R求燈的功率．
解答：解：由題意知：R₂=40Ω，當P置于B端時，U_V=2V，R₁電壓與R₂電壓之比=，在t=5min=300s內R₂產生的熱量W₂=480J．
（1）由W=t，得電阻R₂的電壓U₂===8V．
因為=，所以U₁=2U₂=2×8V=16V，則電源電壓U=U₁+U₂+U_V=16V+8V+2V=26V．
（2）電阻R₁與R₂串聯，流過它們的電流I相等，則==，又因為=，所以R₁=2R₂=2×40Ω=80Ω．
（3）P置于B端時，W₂=I²R₂t，則電路電流I===0.2A，由歐姆定律，求得電路總電阻R===130Ω，電路總電阻R=R₁+R₂+R_L，則燈泡電阻R_L=R-R₁-R₂=130Ω-80Ω-40Ω=10Ω．
當P滑到A端時，電路總電阻R'=R₂+R_L=40Ω+10Ω=50Ω，電路電流I'===0.52A，
此時燈正常發光，則燈的額定功率P=I'²R_L=（0.52A）²×10Ω≈2.7W．
答：（1）電源電壓是26V．（2）R₁的阻值是80Ω．（3）L的額定功率2.7W．
點評：本題考查了：串聯電路的特點、歐姆定律、功率公式W=t、W=I²R₂t的應用，計算量較大，計算時要認真；要注意公式W=t、W=I²R₂t的適用條件是純電阻電路．