Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓恒定，燈泡L上標有“12V 9.6W“的字樣，滑動變阻器R2銘牌上標有“20Ω 1.5A“。定值電阻R1和燈泡L的電流隨電壓變化圖象如圖乙所示。當只閉合開關S、S2，滑片P位于b端時，燈泡L的實際功率為1W．求：

（1）燈泡L正常發光時的電阻；

（2）電源電壓；

（3）改變三個開關的狀態和調節滑動變阻器滑片的位置，電路消耗旳最大功率。

Answer 1

【答案】（1）15Ω（2）12V（3）三個開關都閉合，滑片置于a端時，電路消耗功率最大；最大功率是24W

【解析】

（1）根據P=可知燈泡的電阻；

（2）當只閉合開關S、S2，滑片P位于b端時，RL與滑動變阻器的最大阻值串聯，根據串聯電路中，電源電壓等于各用電器兩端電壓之和，求出電源電壓；

（3）電路中的電阻最小時電路消耗的功率最大；據此思路作答。

（1）根據P=可知燈泡的電阻為RL15Ω；

（2）當只閉合開關S、S2，滑片P位于b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）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a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=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：R110Ω；R1的實際功率P1===14.4W；所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=24W。