Question

【題目】如圖甲所示電路中，S為一單刀雙擲開(kāi)關(guān)，燈泡L1上標(biāo)有“3V、1.5W”的字樣，燈泡L2標(biāo)有“9V 4.5W”的字樣，電源電壓恒為18伏，燈泡L2的U﹣I圖象如圖乙所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S撥到a，變阻器R的滑片位于變阻器的中點(diǎn)時(shí)，正常發(fā)光．求：
（1）燈泡L1正常發(fā)光時(shí)的電阻是Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是Ω
（2）當(dāng)燈泡L1正常發(fā)光1min，整個(gè)電路所消耗的電能是多少？
（3）保持滑動(dòng)變阻器R的滑片位置不變，當(dāng)S撥到b時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓V．
（4）當(dāng)S撥到b時(shí)，將滑動(dòng)變阻器R的滑片移到最右端時(shí)，燈泡L2消耗的功率正好為其額定功率的 ，求此時(shí)滑動(dòng)變阻器的功率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）6；60
（2）解：L1正常發(fā)光1min，整個(gè)電路所消耗的電能：

W=UIt=18V×0.5A×60s=540J；

（3）12
（4）解：由題知，撥到b時(shí)，將滑動(dòng)變阻器R的滑片移到最右端時(shí)，燈泡L2消耗的功率正好為其額定功率的 ，

即：P2實(shí)= ×P2額= ×4.5W=0.75W，

根據(jù)P=UI，由圖象知此時(shí)L2兩端電壓U2′=3V，電流I2′=0.25A，

所以滑動(dòng)變阻器此時(shí)的電功率：

P滑=U滑I2′=（U﹣U2′）I2′=（18V﹣3V）×0.25A=3.75W．

【解析】解：（1）已知燈泡L1的額定電壓和額定功率，由P= 可得L1正常發(fā)光時(shí)的電阻： R1= = =6Ω；
由圖甲知，S接a時(shí)，L1與變阻器R串聯(lián)，P在中點(diǎn)燈泡正常發(fā)光，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得此時(shí)電路中電流：
I=I額2= = =0.5A，
則： R= = ，
所以動(dòng)變阻器的最大阻值：R=60Ω；（3）由圖甲知，滑片位置不變，當(dāng)S接b時(shí)，L2與變阻器串聯(lián)，
串聯(lián)電路中電流處處相等，由圖象知，當(dāng)通過(guò)燈泡的電流I2=0.4A時(shí)，L2兩端電壓6V，
此時(shí)變阻器兩端電壓：UR=I2× R=0.4A× ×60Ω=12V，
此時(shí)U2+UR=6V+12V=18V，滿足串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)，
故此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為12V；
答：（1）6；60；（2）當(dāng)燈泡L1正常發(fā)光1min，整個(gè)電路所消耗的電能是540J；（3）12；（4）此時(shí)滑動(dòng)變阻器的功率是3.75W．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR），以及對(duì)電功的計(jì)算的理解，了解電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．