Question

如圖1所示電路中，燈L上標(biāo)有“6V 4W”的字樣，R_l的最大阻值為18Ω，R₂=4.5Ω．
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S_l、S₃都斷開(kāi)、S₂閉合時(shí)，燈L正常發(fā)光，求電源電壓；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂和S₃都閉合，且滑動(dòng)觸頭P滑到b端，求電路中的總電流；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合、S₂、S₃都斷開(kāi)．在滑動(dòng)觸頭P由a端滑到b端的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻消耗的功率隨其電阻R₁變化的情況如圖2所示．由圖象可知，當(dāng)R₁為何值時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？（設(shè)電源電壓恒定不變）

Answer 1

分析：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S_l、S₃都斷開(kāi)、S₂閉合時(shí)，燈泡與電阻R₂串聯(lián)，燈L正常發(fā)光，已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)公式I=

P

U

可求電路的電流，再利用公式U=IR求出電阻R₂兩端的電壓，電阻R₂兩端的電壓與燈泡額定電壓之和就是電源電壓．
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂和S₃都閉合，且滑動(dòng)觸頭P滑到b端，燈泡與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大，根據(jù)并聯(lián)電阻的特點(diǎn)求出電路總電阻，再利用歐姆定律求出電路總電流．
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合、S₂、S₃都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器與電阻R₂串聯(lián)，從圖象上可以看出滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率和此時(shí)的電阻值．

解答：解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S_l、S₃都斷開(kāi)、S₂閉合時(shí)，燈泡與電阻R₂串聯(lián)，燈L正常發(fā)光，此時(shí)電路電流為I_L=

PL

UL

=

4W

6V

=

2

3

A，
電阻R₂兩端的電壓U₂=I_LR₂=

2

3

A×4.5Ω=3V，所以電源電壓為U=U₂+U_L=3V+6V=9V．
答：電源電壓為9V．
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂和S₃都閉合，且滑動(dòng)觸頭P滑到b端，燈泡與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，此時(shí)燈泡兩端電壓為9V，燈泡會(huì)被燒毀，所以電路中的總電流I=

U

R

=

9V

18Ω

=0.5A．
答：電路中的總電流為0.5A．
（3）從圖象上可以看出，滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率為4.5W，此時(shí)接入電路的電阻為4.5Ω．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電壓、電流、電阻、電功率等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是能正確判斷出開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與閉合時(shí)電路的連接情況，要知道串聯(lián)電路電壓和并聯(lián)電路電阻的規(guī)律．