Question

【題目】如圖所示，電源電壓恒定不變，R2=12Ω，滑動變阻器銘牌上標有“1A 20Ω”，小燈泡標有“6V 2W”字樣，小燈泡燈絲電阻保持不變，閉合開關S1、S2，斷開S3、S4時，小燈泡剛好正常發(fā)光，此時電壓表的示數為2V，求：

（1）電源電壓；

（2）當閉合開關S1、S3，斷開S2、S4時，并移動滑動變阻器R的滑片P到中點時，電壓表的示數；

（3）當閉合開關S1、S2、S3、S4時，并移動滑動變阻器R的滑片，滑動變阻器接入電電路的阻值為多大時，電路中總功率最大，求最大功率。

Answer 1

【答案】（1）8V；（2）4.4V；（3）16W

【解析】（1）∵閉合開關S1、S2、，斷開S3、S4、，電阻R1與小燈泡串聯，電壓表測量電阻R1兩端的電壓，且此時電壓表的示數為2V，又∵小燈泡剛好正常發(fā)光，小燈泡標有“6V 2W”字樣,小燈泡兩端的電壓為6V，∴電源電壓是U＝ULU1＝6V2V＝8V；（2）∵當閉合開關S1、S3，斷開S2、S4時，滑動變阻器R，電阻R2，小燈泡L串聯，電壓表測量電阻R2和滑動變阻器兩端的電壓，又∵R2電阻的阻值為12Ω，滑動變阻器R的滑片P到中點時，滑動變阻器接入電路的電阻R＝20Ω＝10Ω，∵小燈泡的電阻為RL＝＝18Ω，∴此時電路的總電阻為，R總＝RLR2R＝181210Ω＝40Ω，∴此時電路的電流為I＝＝0.2A，∵電阻R2和滑動變阻器的總電阻為，＝R2R＝1210Ω＝22Ω，∴電壓表示數＝I＝0.2A22Ω＝4.4V；（3）∵當閉合開關S1、S2、S3、S4，滑動變阻器與電阻R2串聯后再用電阻R1并聯，電路的總電壓一定，當電路中電流最大時電路的總功率最大，∴當滑動變阻器R的滑片移動到最左端，滑動變阻器接入電路的電阻為0時，電路中的電流最大，燈泡正常發(fā)光時的電流為IL＝A，∴電阻R1的電阻為R1＝＝6Ω，∴電阻R1與R2并聯的總電阻為，，∴＝4Ω，∴這個最大的電功率是P＝＝16W。