Question

1．如圖所示的電路中，電源電壓18V不變，燈泡上標(biāo)有“6V  6W”字樣，燈泡電阻不變，定值電阻R₀阻值為10Ω．
（1）斷開(kāi)S₁、S₂，閉合S，移動(dòng)滑片，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，求滑動(dòng)變阻器消耗的功率．
（2）閉合S、S₁、S₂，滑片從最右端向左移動(dòng)，當(dāng)連入電路的阻值等于變阻器總阻值的$\frac{3}{4}$時(shí)，電流表示數(shù)比滑片在最右端時(shí)變化了0.3A，保持此時(shí)滑片位置不動(dòng)，求在1min內(nèi)電路消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）斷開(kāi)S₁、S₂，閉合S時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，額定電壓下燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出滑動(dòng)變阻器消耗的功率；
（2）閉合S、S₁、S₂時(shí)，R₀與R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響可知通過(guò)R₀的電流不變，則干路電流表示數(shù)的變化量即為通過(guò)R電流的變化量，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律表示出電流的變化量求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出在1min內(nèi)電路消耗的電能．

解答 解：（1）斷開(kāi)S₁、S₂，閉合S時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=18V-6V=12V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A，
滑動(dòng)變阻器消耗的功率：
P_R=U_RI=12V×1A=12W；
（2）閉合S、S₁、S₂時(shí)，R₀與R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，
所以，通過(guò)R₀的電流不變，
則干路電流表示數(shù)的變化量即為通過(guò)R電流的變化量，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電流表示數(shù)的變化量：
△I=△I_R=$\frac{U}{\frac{3}{4}R}$-$\frac{U}{R}$=$\frac{18V}{\frac{3}{4}R}$-$\frac{18V}{R}$=0.3A，
解得：R=20Ω，
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，
所以，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{R}_{0}×\frac{3}{4}R}{{R}_{0}+\frac{3}{4}R}$=$\frac{10Ω×\frac{3}{4}×20Ω}{10Ω+\frac{3}{4}×20Ω}$=6Ω，
在1min內(nèi)電路消耗的電能：
W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{總}(cāng)}$t=$\frac{（18V）^{2}}{6Ω}$×60s=3240J．
答：（1）滑動(dòng)變阻器消耗的功率為12W；
（2）在1min內(nèi)電路消耗的電能為3240J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(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，分清電路的連接方式和最后一問(wèn)中干路電流表示數(shù)的變化量即為通過(guò)R電流的變化量是關(guān)鍵．