Question

如圖所示，電源電壓保持不變，定值電阻R=20Ω，滑動變阻器的最大阻值是12Ω，燈泡的額定電功率為2W．
（1）當只閉合開關S₁，滑動變阻器的滑片P位于最左端a時，電流表的讀數為O.3A，求：電源電壓U；
（2）保持滑動變阻器滑片位置不變，再閉合開關S₂，燈泡恰好正常發光，求：燈泡的電阻R_L；
（3）當斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b，求：此時燈泡所消耗的電功率P_L．

Answer 1

解：（1）當只閉合開關S₁，滑動變阻器的滑片P位于最左端a時，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，
根據歐姆定律可得，電源的電壓：
U=IR=0.3A×20Ω=6V；
（2）保持滑動變阻器滑片位置不變，再閉合開關S₂時，燈泡與R并聯，
∵并聯電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發光，
∴燈泡的額定電壓U_L額=U=6V，
根據P=可得，燈泡的電阻：
R_L===18Ω；
（3）當斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴此時電路中的電流：
I===0.2A，
此時燈泡所消耗的電功率：
P_L=I²R_L=（0.2A）²×18Ω=0.72W．
答：（1）電源電壓為6V；
（2）燈泡的電阻為18Ω；
（3）當斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b時燈泡所消耗的電功率為0.72W．
分析：（1）當只閉合開關S₁，滑動變阻器的滑片P位于最左端a時，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，根據歐姆定律求出電源的電壓；
（2）保持滑動變阻器滑片位置不變，再閉合開關S₂時，燈泡與R并聯，根據燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等可知額定電壓，又知道燈泡的額定功率，根據P=求出燈泡的電阻；
（3）當斷開S₁，閉合S₂，將滑片P移至最右端b，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流，再根據P=I²R求出此時燈泡所消耗的電功率．
點評：本題考查了串聯電路和并聯電路特點以及歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是開關閉合、斷開時電路串并聯的辨別和知道燈泡正常發光時的電壓與額定電壓相等．