Question

11．如圖所示，電源電壓恒為12V不變，燈泡R_L、電阻R₁及滑動變阻器R₂的最大阻值分別是10Ω、40Ω、50Ω，燈泡的額定電壓為12V，忽略溫度對燈絲電阻的影響，則下列說法正確的是（　�。�

• A． 當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時，電流表的示數(shù)為0.6A
• B． 當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時，燈泡的功率為0.4J
• C． 當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在a端時，燈每秒鐘消耗的電能為14.4W
• D． 當(dāng)S、S₁均閉合，滑片P在a端時，電路總功率為18.0W

Answer 1

分析 ①當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時，此時滑動變阻器被全部連入電路，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量的是整個電路中的電流．知道燈泡L和滑動變阻器的電阻，利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)，便可以計(jì)算出此時電路中的總電阻，又知道電源電壓，可利用公式I=$\frac{U}{R}$計(jì)算出此時電路中的電流，即為電流表的示數(shù)．
知道電路中的電流和燈泡L的電阻，可利用公式P=I²R計(jì)算出燈泡的功率．
②當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在a端時，此時滑動變阻器連入電路中的電阻為0，電路中只有燈泡L．此時燈泡兩端的電壓為電源電壓，可利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算出燈泡L的電功率，又知道工作時間，可利用公式W=Pt計(jì)算出燈泡消耗的電能．
③當(dāng)S、S₁均閉合，滑片P在a端時，此時滑動變阻器連入電路中的電阻為0，燈泡L與電阻R₁并聯(lián)，知道燈泡L和電阻R₁的阻值，利用并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出電路中的總電阻，再利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算出電路中的總功率．

解答 解：①當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在b端時，等效電路圖如圖1所示：

因?yàn)镽_L=10Ω，R₂=50Ω，所以此時電路中的總電阻為：R=R_L+R₂=10Ω+50Ω=60Ω，
而電源電壓為U=12V，此時電路中的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{12V}{60Ω}$=0.2A，即電流表的示數(shù)為0.2A，所以A不符合題意．
則燈泡的功率為：P=I²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W，而不是0.4J，所以B不符合題意．
②當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑片P在a端時，等效電路圖如圖2所示：

因?yàn)閁=12V，R_L=10Ω，所以燈泡L的電功率為：P_L=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（12V）^{2}}{10Ω}$=14.4W
而t=1s，則燈泡消耗的電能為：W=P_Lt=14.4W×1s=14.4J，而不是14.4W，所以C不符合題意．
③當(dāng)S、S₁均閉合，滑片P在a端時，等效電路圖如圖3所示：

因?yàn)镽_L=10Ω，R₁=40Ω，所以此時電路中的總電阻為：R_并=$\frac{{R}_{L}×{R}_{1}}{{R}_{L}+{R}_{1}}$=$\frac{10Ω×40Ω}{10Ω+40Ω}$=8Ω，
則電路中的總功率為：P_并=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{并}}$=$\frac{（12V）^{2}}{8Ω}$=18W，所以D符合題意．
故選D．

點(diǎn)評 本題考查電流、電阻、電功率和電功的計(jì)算，關(guān)鍵是歐姆定律和電功率的公式，以及其公式變形的靈活運(yùn)用，重點(diǎn)是串聯(lián)電路電阻、電流的規(guī)律和并聯(lián)電路電阻的規(guī)律，難點(diǎn)是知道開關(guān)斷開與變化，以及滑片移動的過程中電路的變化情況．在計(jì)算過程中要注意每一個物理量的單位．