Question

如圖所示電路，電源電壓保持不變，電阻R1=10Ω，滑動變阻器R2的最大阻值為20Ω，小燈泡的額定電壓為12V，閉合開關S，燈泡電阻不隨溫度變化。當開關S1S2都斷開，滑動變阻器的滑片P滑動到中點時，電流表的讀數為0.4A；當開關S1S2都閉合，滑動變阻器的滑片P滑動到最右端時，電流表的示數為0.9A，求：

（1）電源電壓為多少？

（2）小燈泡的額定功率是多少？

（3）閉合開關S，調整開關S1S2和滑動變阻器，電阻R1在一分鐘消耗的最大電能為多少？

 

Answer 1

（1）電源電壓為8V；（2）小燈泡的額定功率是9W；（3）電阻R1在一分鐘消耗的最大電能為384J．

【解析】

試題分析：（1）當閉合開關S，斷開開關S1、S2，滑動變阻器的滑片P滑動到中點時，R1與R2阻值的一半串聯，電流表測電路中的電流。

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電路中的總電阻：

電路中的電流為0.4A，故電源的電壓：U=IR總=0.4A×20Ω=8V

（2）當閉合開關S，閉合開關S1、S2滑動變阻器的滑片P滑動到最右端時時，燈泡L與R2的最大阻值并聯，電表測干路電流。

因并聯電路中各支路兩端的電壓相等且等于總電壓，所以，通過R2的電流：

因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過燈泡L的電流：

IL=I′-I2=0.9A-0.4A=0.5A，

則燈泡的電阻：

因小燈泡的電阻不變，額定電壓為12V，燈泡的額定功率：

（3）根據可知：要電阻R1在一分鐘消耗電能的最大，就要使電阻R1兩端的電壓最大。閉合開關S，斷開S1，S2，滑動變阻器的滑片位于左端即R2阻值最小時，此時的電路為R1的簡單電路，R1消耗的功率最大，R11分鐘消耗的電能最大。則消耗的電能：

考點：電路分析，電能的計算，電功率的計算，歐姆定律的應用，串聯、并聯電路的特點