Question

【題目】如圖所示，電源電壓恒定不變，R2的阻值為8，小燈泡L上標有“6V 3W”字樣，小燈泡電阻不隨溫度改變．若閉合S1、S2 ， 斷開S3 ， 小燈泡剛好正常發光，此時電壓表的示數為3V，那么：
（1）小燈泡L的電阻為多大？
（2）電源電壓為多少？
（3）R1電阻為多大？
（4）若閉合S1、S3 ， 斷開S2 ， 并移動滑動變阻器R的滑片，滑動變阻器接入電路的電阻為多大時，電路的總功率最大，這個最大的功率等于多少？

Answer 1

【答案】解：（1）由P=可知，
燈泡電阻為RL= ==12Ω；
（2）閉合S1、S2 ， 斷開S3 ， 燈泡與定值電阻R1串聯，燈泡正常發光，
所以電源電壓U=UL+U額=6V+3V=9V；
（3）燈泡正常發光時，電路電流為I= ==0.5A，
所以R1的阻值為R1===6Ω；
（4）閉合S1、S3 ， 斷開S2 ， 滑動變阻器、定值電阻R2和燈泡串聯，要使電路總功率最大，也就是電路總電阻最小，即滑動變阻器接入電路電阻為0，
此時的電路電流為I最大===0.45A，
此時的電功率為P最大=UI最大=9V×0.45A=4.05W．
答：（1）燈泡電阻為12Ω；
（2）電源電壓為9V；
（3）R1的阻值為6Ω；
（4）滑動變阻器接入電路電阻為0時，電路的總功率最大；此時的電功率為4.05W．
【解析】（1）已知燈泡額定電壓和額定功率，利用公式R=得到燈泡電阻；
（2）若閉合S1、S2 ， 斷開S3 ， 燈泡與定值電阻R1串聯，燈泡正常發光，說明兩端電壓等于額定電壓，電壓表測量定值電阻兩端電壓，總電壓等于兩電壓之和；
（3）若閉合S1、S2 ， 斷開S3 ， 燈泡與定值電阻R1串聯，燈泡正常發光，說明兩端電壓等于額定電壓，已知燈泡兩端電壓和電阻，利用歐姆定律得到電路電流；串聯電路電流處處相等，已知電阻R1兩端電壓和通過的電流，利用公式R=得到其阻值；
（4）若閉合S1、S3 ， 斷開S2 ， 滑動變阻器、定值電阻R2和燈泡串聯，要使電路總功率最大，也就是電路總電阻最小，功率大小用公式P=UI計算．