Question

5．如圖電路中，滑動(dòng)變阻器銘牌上標(biāo)有“50Ω  1A”字樣，電壓表量程0-15V．閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，調(diào)節(jié)變阻器滑片P至某位置，電壓表示數(shù)為6V，電流表示數(shù)為0.5A，燈泡正常發(fā)光；再閉合開(kāi)關(guān)S₃，電流表示數(shù)變?yōu)?.75A．求：
（1）求變阻器接入電路的阻值；
（2）求燈泡的額定功率； 
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，使電路安全工作，求電路100s消耗的最大電能．

Answer 1

分析 （1）開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，根據(jù)歐姆定律計(jì)算變阻器接入電路的阻值；
（2）三個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合，L短路，只有滑動(dòng)變阻器連入電路，根據(jù)歐姆定律計(jì)算電源電壓；由開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，燈泡正常發(fā)光，從而求得燈泡的額定功率；
（3）根據(jù)電壓表量程以及燈泡正常發(fā)光電壓確定最大的電源電壓，燈泡正常發(fā)光時(shí)電流最大，由W=UIt計(jì)算電路100s消耗的最大電能．

解答 解：
（1）由題，開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（2）三個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，L短路，只有滑動(dòng)變阻器連入電路中，
則根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得：U_總=U_滑=I′R_滑=0.75A×12Ω=9V；
開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，
U_L=U_源-U=9V-6V=3V，
燈泡的額定功率：P_額=U_LI=3V×0.5A=1.5W；
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，使電路安全工作，
由電壓表量程可知滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大：U_滑′=15V，
調(diào)節(jié)滑片燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電路中電流最大，
此時(shí)變阻器連入阻值R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{L}}$=$\frac{15V}{0.5A}$=30Ω＜50Ω，在變阻器調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，
所以此時(shí)的電源電壓：U_源′=U_滑′+U_L=15V+3V=18V，
電路100s消耗的最大電能：W=U_源′I_Lt=18V×0.5A×100s=900J．
答：（1）變阻器接入電路的阻值為12Ω； 
（2）燈泡的額定功率為1.5W； 
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，使電路安全工作，電路100s消耗的最大電能為900J．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律公式應(yīng)用和電能的計(jì)算，關(guān)鍵是正確求出電源電壓的大小．