Question

【題目】如圖甲是電阻R1和燈泡L的電流隨電壓變化圖象，燈泡上標有“12V 9.6W”的字樣．將它們按圖乙所示的電路連接，滑動變阻器上標有“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正常發光時的電阻RL
（2）當只閉合開關S、S2 ， 滑片P位于a端時，燈泡L的實際功率為1W，求電源電壓
（3）開關和滑片分別置于什么位置時，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P= 可知燈泡的電阻為RL= = =15Ω；
（2）解：當只閉合開關S、S2，滑片P位于a端時，RL與滑動變阻器的最大阻值串聯，

由圖象可知，當UL1=2V，通過燈泡的電流IL1=0.5A時，

RL的實際功率PL1=UL1IL1=2V×0.5A=1W；

所以，燈泡L的實際功率為1W時，燈泡兩端的電壓UL1=2V，電路中電流IL1=0.5A，

因串聯電路中各處的電流相等，所以，滑動變阻器兩端的電壓：

UR=IL1R=0.5A×20Ω=10V，

所以，電源的電壓：

U=UR+UL1=10V+2V=12V；

（3）解：根據P= 可知當電路中的電阻最小時電路消耗的功率最大；

由于滑片P移到b端，同時閉合開關S、S1、S2時，燈泡與R1并聯時總電阻最小，所以此時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U1=2V，通過電阻R1的電流I1=0.2A，

由I= 得：R1= = =10Ω；

R1的實際功率P1= =14.4W；

所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=14W．

【解析】（1）根據P= 即可求出燈泡的電阻；（2）當只閉合開關S、S2 ， 滑片P位于a端時，燈泡RL與滑動變阻器的最大阻值串聯，根據圖象讀出燈泡的實際功率為1W時的電流和電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出電源的電壓；（3）根據P= 可知當電路中的電阻最小時電路消耗的功率最大；據此可知當把滑片P移到b端，同時閉合開關S1、S2時，燈泡與R1并聯時總電阻最小，所以此時電路消耗的電功率最大；根據歐姆定律求出R1的阻值；根據P= 求出通過R1的功率，由于此時燈泡正常工作，實際功率與額定功率相等，最后即可求出總功率．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 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 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，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．