Question

5．如圖所示電路中，滑動(dòng)變阻器銘牌上標(biāo)有“50Ω  1A”字樣，電壓表量程0～15V．閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃，調(diào)節(jié)變阻器滑片P至某位置，電壓表示數(shù)為8.0V，電流表示數(shù)為0.50A，燈泡正常發(fā)光；再閉合開關(guān)S₃，電流表示數(shù)變?yōu)?.75A．
（1）求變阻器接入電路的阻值；
（2）求燈泡的額定功率；
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₂，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，使電路安全工作，求電路10s消耗的最大電能．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂閉合，斷開開關(guān)S₃時(shí)，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路的阻值；
（2）開關(guān)S₁、S₂、S₃閉合時(shí)，電路為滑動(dòng)變阻器的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；開關(guān)S₁、S₂閉合，斷開開關(guān)S₃時(shí)，燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₂時(shí)，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，使電路安全工作，由電壓表量程可知滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中電流最大，根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻然后確定是否可行，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓，利用W=UIt求出電路10s消耗的最大電能．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂閉合，斷開開關(guān)S₃時(shí)，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{8V}{0.5A}$=16Ω；
（2）開關(guān)S₁、S₂、S₃閉合時(shí)，電路為滑動(dòng)變阻器的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，
則電源的電壓：
U=I′R_滑=0.75A×16Ω=12V，
開關(guān)S₁、S₂閉合，斷開開關(guān)S₃時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓：
U_L=U-U_滑=12V-8V=4V，
燈泡的額定功率：
P=U_LI=4V×0.5A=2W；
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₂時(shí)，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，使電路安全工作，
由電壓表量程可知，滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大U_滑′=15V，調(diào)節(jié)滑片燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電路中電流最大，
此時(shí)變阻器連入阻值：
R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{L}}$=$\frac{15V}{0.5A}$=30Ω＜50Ω，
在變阻器調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，
所以，此時(shí)的電源電壓：
U′=U_滑′+U_L=15V+4V=19V，
電路10s消耗的最大電能：
W=U′I_Lt=19V×0.5A×10s=95J．
答：（1）變阻器接入電路的阻值為16Ω；
（2）燈泡的額定功率為2W；
（3）電路10s消耗的最大電能為95J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應(yīng)用，會(huì)判斷最后一問(wèn)中的最大電源電壓和最大電流是關(guān)鍵．