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）解：根據(jù)P= 可知燈泡的電阻為RL= = =15Ω；
（2）解：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）解：根據(jù)P= 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并聯(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= 得：R1= = =10Ω；

R1的實(shí)際功率P1= =14.4W；

所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=14W．

【解析】（1）根據(jù)P= 即可求出燈泡的電阻；（2）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S、S2 ， 滑片P位于a端時(shí)，燈泡RL與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)圖象讀出燈泡的實(shí)際功率為1W時(shí)的電流和電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓；（3）根據(jù)P= 可知當(dāng)電路中的電阻最小時(shí)電路消耗的功率最大；據(jù)此可知當(dāng)把滑片P移到b端，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2時(shí)，燈泡與R1并聯(lián)時(shí)總電阻最小，所以此時(shí)電路消耗的電功率最大；根據(jù)歐姆定律求出R1的阻值；根據(jù)P= 求出通過(guò)R1的功率，由于此時(shí)燈泡正常工作，實(shí)際功率與額定功率相等，最后即可求出總功率．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．