Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓恒定，燈泡L上標(biāo)有“12V 9.6W“的字樣，滑動(dòng)變阻器R2銘牌上標(biāo)有“20Ω 1.5A“。定值電阻R1和燈泡L的電流隨電壓變化圖象如圖乙所示。當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S、S2，滑片P位于b端時(shí)，燈泡L的實(shí)際功率為1W．求：

（1）燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻；

（2）電源電壓；

（3）改變?nèi)齻�(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)和調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的位置，電路消耗旳最大功率。

Answer 1

【答案】（1）15Ω（2）12V（3）三個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合，滑片置于a端時(shí)，電路消耗功率最大；最大功率是24W

【解析】

（1）根據(jù)P=可知燈泡的電阻；

（2）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S、S2，滑片P位于b端時(shí)，RL與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路中，電源電壓等于各用電器兩端電壓之和，求出電源電壓；

（3）電路中的電阻最小時(shí)電路消耗的功率最大；據(jù)此思路作答。

（1）根據(jù)P=可知燈泡的電阻為RL15Ω；

（2）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S、S2，滑片P位于b端時(shí)，RL與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，由圖象可知，當(dāng)UL1=2V，通過(guò)燈泡的電流IL1=0.5A時(shí)，RL的實(shí)際功率PL1=UL1IL1=2V×0.5A=1W；

所以，燈泡L的實(shí)際功率為1W時(shí)，燈泡兩端的電壓UL1=2V，電路中電流IL1=0.5A，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：UR=IL1R=0.5A×20Ω=10V，所以，電源的電壓：U=UR+UL1=10V+2V=12V；

（3）根據(jù)P=可知當(dāng)電路中的電阻最小時(shí)電路消耗的功率最大；由于滑片P移到a端，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S、S1、S2時(shí)，燈泡與R1并聯(lián)時(shí)總電阻最小，所以此時(shí)電路消耗的電功率最大；由于電源電壓U=12V，則燈泡正常工作，PL=P額=9.6W，由圖象可知，當(dāng)U1=2V，通過(guò)電阻R1的電流I1=0.2A，由I=得：R110Ω；R1的實(shí)際功率P1===14.4W；所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=24W。