Question

18．如圖甲所示，電源電壓不變，R₁=10Ω，滑動(dòng)變阻器R₂標(biāo)有“5Ω  1A”字樣．當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₁時(shí)，電流表的示數(shù)為0.4A；當(dāng)滑片P在a端且同時(shí)閉合S、S₁、S₂時(shí)，燈泡正常發(fā)光；當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₂時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V；圖乙是燈泡的電流-電壓圖象．求：

（1）電源電壓；
（2）燈泡的額定功率；
（3）當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₂時(shí)，燈泡的實(shí)際功率．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₁時(shí)，R₁與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）當(dāng)滑片P在a端且同時(shí)閉合S、S₁、S₂時(shí)，R₁與燈泡L并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓等于額定電壓可知燈泡的額定電壓，根據(jù)圖象讀出通過(guò)燈泡的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₂時(shí)，燈泡與R₂的最大阻值串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)圖象讀出通過(guò)的電流，利用P=UI求出燈泡的實(shí)際功率．

解答 解：（1）當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₁時(shí)，R₁與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R₁+R₂）=0.4A×（10Ω+5Ω）=6V；
（2）當(dāng)滑片P在a端且同時(shí)閉合S、S₁、S₂時(shí)，R₁與燈泡L并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，燈泡的額定電壓U_L=U=6V，
由圖乙可知，對(duì)應(yīng)的電流I_L=0.8A，
則燈泡額定功率：
P_L=U_LI_L=6V×0.8A=4.8W；
（3）當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₂時(shí)，燈泡與R₂的最大阻值串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U₂=6V-3V=3V，
由圖乙可知，通過(guò)燈泡的電流為0.6A，
此時(shí)燈泡的實(shí)際功率：
P_L′=U_L′I_L′=3V×0.6A=1.8W．
答：（1）電源的電壓為6V；
（2）燈泡的額定功率為4.8W；
（3）當(dāng)滑片P在b端且只閉合開(kāi)關(guān)S、S₂時(shí)，燈泡的實(shí)際功率為1.8W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)時(shí)電路連接方式的辨別和圖象中讀出電流與電壓的對(duì)應(yīng)值．