Question

【題目】如圖所示，R0是阻值為80Ω的定值電阻，R為滑動變阻器，其上標(biāo)有“100Ω 3A”字樣，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，燈泡上標(biāo)有“8V 1.6W”字樣．求：
（1）燈泡的額定電流；
（2）閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2時，燈泡正常發(fā)光，求電源電壓的大小；
（3）開關(guān)S、S1、S2都閉合時，在不損壞電流表的前提下，求R消耗電功率的最小值和最大值．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P=UI得燈泡L額定電流為：

I額= = =0.2A．

答：燈泡的額定電流為0.2A；

（2）解：閉合S，斷開S1、S2，燈泡L與電阻R0串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，

則此時燈泡兩端的電壓為UL=I額=8V，此時電路中的電流為I=I額=0.2A，

由I= 可知：

電阻R0兩端的電壓為：U0=IR0=0.2A×80Ω=16V，

所以，電源電壓U=U0+UL=16V+8V=24V．

答：閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2時，燈泡正常發(fā)光，電源電壓為24V；

（3）解：開關(guān)S、S1、S2都閉合時，電阻R0和滑動變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路；電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流．

由于滑動變阻器的最大電阻為R大=100Ω，則R消耗電功率的最小值為：

Pmin= = =5.76W．

此時通過R0的電流為：I0= = =0.3A，

電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，

所以，通過R的最大電流為：Imax=I﹣I0=3A﹣0.3=2.7A，

R消耗電功率的最大值為：Pmax=UImax=24V×2.7A=64.8W．

答：開關(guān)S、S1、S2都閉合時，在不損壞電流表的前提下，R消耗電功率的最小值為5.76W、最大值為64.8W．

【解析】（1）根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，可利用公式I= 計算出燈泡L額定電流．（2）閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡L與電阻R0串聯(lián)，而此時燈泡正常工作，從而可以判斷出燈泡兩端的電壓和電路中的電流，利用U=IR求出R0兩端的電壓，進(jìn)而關(guān)口、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源電壓．（3）開關(guān)S、S1、S2都閉合時，電阻R0和滑動變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路，電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流．知道滑動變阻器的最大電阻，可利用公式P= 計算出R2上消耗電功率的最小值．知道定值電阻R1兩端的電壓和R1的阻值，可利用公式I= 計算出此時通過R0的電流，又知道電流表A2量程為0～3A，從而可以判斷出干路中的最大電流，再利用并聯(lián)電路電流的特點計算出通過R的最大電流，再利用公式P=UI計算出求R上消耗電功率的最大值．
【考點精析】利用歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知歐姆定律的應(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．