Question

在圖所示電路中，電源電壓為9V且保持不變，小燈泡L的額定電流是0.3A且燈絲電阻保持不變，R₁是定值電阻，R₂是滑動(dòng)變阻器。當(dāng)開關(guān)S₁、S₂斷開，S₃閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片位于a點(diǎn)時(shí)（圖中沒有標(biāo)出a、b、c三點(diǎn)的具體位置），小燈泡正常發(fā)光，R₁和R₂消耗的電功率分別是P_1a和P_2a；當(dāng)開關(guān)S₁、S₂斷開，S₃閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片位于b點(diǎn)時(shí)，R₁和R₂消耗的電功率分別是P_1b和P_2b；當(dāng)開關(guān)S₁、S₂閉合，S₃斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片位于c點(diǎn)時(shí)，R₁和R₂消耗的電功率分別是P_1c和P_2c，電路的總功率是10.8W。若P_1a∶P_1b∶P_1c =9∶4∶81，P_2b∶P_2c =2∶9。求：

（1）定值電阻R₁和小燈泡燈絲的阻值；

（2）滑片位于變阻器a、b和c點(diǎn)時(shí)接入電路的電阻值各多大；

（3）滑片位于變阻器c點(diǎn)時(shí)，電路在1h內(nèi)所消耗的電能。

 

Answer 1

【答案】

：（1）定值電阻R₁的阻值為10Ω，小燈泡燈絲的阻值為20Ω；

（2）滑片位于變阻器a、b和c點(diǎn)時(shí)接入電路的電阻值分別為0Ω、15Ω、30Ω；

（3）滑片位于變阻器c點(diǎn)時(shí)，電路在1h內(nèi)所消耗的電能為38880J．

【解析】

試題分析：當(dāng)開關(guān)S₁、S₂斷開，閉合S₃，滑動(dòng)變阻器的滑片位于a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)，等效電路如圖1、2所示；當(dāng)開關(guān)S₁、S₂閉合，S₃斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片位于c點(diǎn)時(shí)等效電路如圖3所示。（電路圖               1分）

為定值電阻，由，

得到                              

由小燈泡正常發(fā)光可得到 I_a=0.3A，，

                           （1分）

由圖3和歐姆定律  可以得到，

由得，

由圖3和P_總=P₁＋P₂可以得到P_2c = P_總－P_1c＝10.8W－8.1W＝2.7W

由P_2b∶P_2c =2∶9，

由，得到                       （1分）

由，得到                （1分）

由圖2可得到：I_b（R₁＋R_b＋R_L）=U，

由圖1可以得到: I_a（R₁＋R_a＋R_L）=U，

                （1分）

電路消耗的電能   （1分）

或。

說明：其他解法，只要正確，可參照本標(biāo)準(zhǔn)給分。

考點(diǎn)：歐姆定律的應(yīng)用；并聯(lián)電路的電壓規(guī)律；電阻的串聯(lián)；電功的計(jì)算．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是畫出三種情況的等效電路圖和知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和額的電流相等，難點(diǎn)是根據(jù)電阻R₁消耗的電功率之比得出通過R₁電流的比值．