Question

如圖所示，電源電壓U保持不變，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為20Ω，燈泡L的電阻為10Ω．當(dāng)S閉合，S₁斷開，且滑片P在b端時(shí)，電流表示數(shù)為0.4A；當(dāng)S、S₁都閉合，且滑片P在a端時(shí)，電流表的示數(shù)為1.6A．（不考慮溫度對(duì)電阻的影響）求：
（1）電源電壓；　
（2）電阻R₁的阻值；
（3）電路中消耗的最大總功率與最小總功率之比．

Answer 1

解：（1）當(dāng)S閉合，S₁斷開，且滑片P在b端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
∵串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和，
∴根據(jù)歐姆定律可得，電源的電壓：
U=I（R_L+R₂）=0.2A×（10Ω+20Ω）=6V；
（2）當(dāng)S、S₁都閉合，且滑片P在a端時(shí)，燈泡與R₁并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
∵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
∴通過燈泡的電流：
I_L===0.6A，
∵并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
∴通過R₁的電流：
I₁=I′-I_L=0.8A-0.6A=0.2A，
則R₁===30Ω；
（3）根據(jù)P=可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)時(shí)電路中的電阻最大，電路消耗的總功率最��；
燈泡與R₁并聯(lián)時(shí)電路中的總電阻最小，電路消耗的總功率最大，
P_max：P_min=UI′：UI=I′：I=0.8A：0.2A=4：1．
答：（1）電源電壓為6V；
（2）電阻R₁的阻值為30Ω；
（3）電路中消耗的最大總功率與最小總功率之比為4：1．
分析：（1）當(dāng)S閉合，S₁斷開，且滑片P在b端時(shí)，燈泡與滑動(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)S、S₁都閉合，且滑片P在a端時(shí)，燈泡與R₁并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過燈泡的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過R₁的電流，再根據(jù)歐姆定律求出R₁的阻值；
（3）當(dāng)燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)時(shí)電路中的電阻最大，電路消耗的總功率最小，根據(jù)P=UI求出其大��；當(dāng)燈泡與R₁并聯(lián)時(shí)電路中的總電阻最小，電路消耗的總功率最大，根據(jù)P=UI求出其大小，進(jìn)一步求出兩者的比值．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電阻的串聯(lián)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)，開關(guān)閉合前后電流表所測(cè)電路元件和電路最大、最小電功率的判斷是關(guān)鍵．