Question

【題目】如圖所示，是某電器設(shè)備的一部分電路．已知電源電壓和燈泡的阻值均保持不變，定值電阻R0=10Ω，燈泡L上標有“6V 3.6W”的字樣．開關(guān)S2為單刀雙擲開關(guān)，電源和電壓表的內(nèi)阻不計．請畫出本題各小問的等效電路圖．
（1）只閉合開關(guān)S1時，電流表示數(shù)I1=1A，求電源電壓；
（2）在不損壞電流表及電源的情況下，閉合開關(guān)S1 ， 將開關(guān)S2接“a”，移動滑片P置于其中點，此時電流表示數(shù)I2=1.5A，求滑動變阻器的最大阻值；
（3）當(dāng)開關(guān)S1斷開，開關(guān)S2接“b”時，移動滑動變阻器滑片P，使燈泡L正常發(fā)光，求滑動變阻器消耗的電功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：只閉合開關(guān)S1時，只有定值電阻R0連入，如圖1：

根據(jù)歐姆定律得：電源的電壓U=U0=I0R0=1A×10Ω=10V

（2）解：閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2接“a”，移動滑片P置于其中點，定值電阻R0與滑動變阻器并聯(lián)，如圖2：

電流表測干路電流，即I=1.5A，滑動變阻器連入電路的阻值為R′= R，

由并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知：

通過滑動變阻器的電流I′=I﹣I0=1.5A﹣1A=0.5A，

由歐姆定律得：R′= = =20Ω．

則滑動變阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω

（3）解：當(dāng)開關(guān)S1斷開，開關(guān)S2接“b”時，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接在電源兩端，如圖3：

燈泡L正常發(fā)光時，UL=U額=6V，

由P=UI得：燈泡L正常發(fā)光的電流IL= = =0.6A，

串聯(lián)電路兩端的電壓等于串聯(lián)的各部分電路兩端的電壓之和，

所以此時滑動變阻器兩端的電壓U″=U﹣UL=10V﹣6V=4V，

所以此時滑動變阻器的電功率利用P=U″IL=4V×0.6A=2.4W

【解析】（1）只閉合開關(guān)S1時，只有定值電阻R0連入，電流表測電流，根據(jù)歐姆定律即可求出電源的電壓；（2）閉合開關(guān)S1 ， 將開關(guān)S2接“a”，移動滑片P置于其中點，定值電阻R0與滑動變阻器并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，利用歐姆定律求出連入電路的阻值，即可求出滑動變阻器的最大阻值；（3）當(dāng)開關(guān)S1斷開，開關(guān)S2接“b”時，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接在電源兩端，燈泡L正常發(fā)光時，根據(jù)P=UI求出燈泡L正常發(fā)光的電流，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出此時滑動變阻器兩端的電壓，利用P=UI即可求滑動變阻器的電功率．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式的相關(guān)知識點，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．