Question

【題目】如圖甲是電阻R1和燈泡L的電流隨電壓變化圖象，燈泡上標(biāo)有“12V 9.6W”的字樣．將它們按圖乙所示的電路連接，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω 1.5A”，電流表使用的量程是0～3A，電源電壓不變．

（1）求燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻RL

（2）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S、S2， 滑片P位于a端時(shí)，燈泡L的實(shí)際功率為1W，求電源電壓

（3）開(kāi)關(guān)和滑片分別置于什么位置時(shí)，電路消耗的電功率最大？最大功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）15Ω；（2）12V；（3）14W．

【解析】（1）根據(jù)P=U2/R可知燈泡的電阻為RL=U額2/P額=(12V)2/9.6W=15Ω；

（2）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S、S2，滑片P位于a端時(shí)，RL與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，由圖象可知，當(dāng)UL1=2V，通過(guò)燈泡的電流IL1=0.5A時(shí)，RL的實(shí)際功率PL1=UL1IL1=2V×0.5A=1W；所以，燈泡L的實(shí)際功率為1W時(shí)，燈泡兩端的電壓UL1 =2V，電路中電流IL1=0.5A，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：UR =IL1R=0.5A×20Ω=10V，

所以，電源的電壓：U=UR +UL1=10V+2V=12V；

（3）根據(jù)P=U2/R可知當(dāng)電路中的電阻最小時(shí)電路消耗的功率最大；由于滑片P移到b端，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S、S1、S2時(shí)，燈泡與R1 聯(lián)時(shí)總電阻最小，所以此時(shí)電路消耗的電功率最大；

由于電源電壓U=U=12V，則燈泡正常工作，PL =P額=9.6W，

由圖象可知，當(dāng)U1=2V，通過(guò)電阻R1的電流I1=0.2A，

由I=U/R得：R1=U1/I1=2V/0.2A=10Ω；

R1的實(shí)際功率P1=U2/R1(12V)2/10Ω=14.4W；

所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=14W