Question

如图所示，电路中电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R=20Ω，灯L标有“8V 6.4W”字样，电流表用0～0

如图所示，电路中电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R=20Ω，灯L标有“8V 6.4W”字样，电流表用0～0.6A量程，电压表用0～15V量程． （1）灯泡L的电阻为多少？ （2）开关S 1 闭合，S 2 、S 3 断开时，电压表的示数为6V，电源电压为多少？（3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S 1 、S 2 、S 3 时，电流表的示数为0.6A，滑动变阻器的最大电阻为多少？（4）当开关S 2 闭合，S 1 、S 3 断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

（1）灯泡L的电阻为10Ω；（2）电源电压为9V；（3）滑动变阻器的最大电阻为60Ω；（4）当开关S 2 闭合，S 1 、S 3 断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是1.8W．

试题分析：（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI可得，灯泡的额定电流：I L 额 =P L 额 /U L 额 =6.4W/8V=0.8A， 根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：R L =U L 额 /I L 额 =8V/0.8A=10Ω； （2）开关S 1 闭合，S 2 、S 3 断开时，R与L串联，电压表测R两端的电压， ∵串联电路中各处的电流相等，∴电路中的电流：I=U R /R=6V/20Ω=0.3A， 此时灯泡两端的电压：U L =IR L =0.3A×10Ω=3V， ∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴电源的电压：U=U R +U L =6V+3V=9V； （3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S 1 、S 2 、S 3 时，R与滑动变阻器的最大值并联，电流表测干路电流， ∵并联电路中各支路两端的电压相等，∴通过R的电流：I R =U/R=9V/20Ω=0.45A， ∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，∴通过滑动变阻器的电流：I ab =I-I R =0.6A-0.45A=0.15A， 滑动变阻器的最大阻值：R ab =U/I ab =9V/0.15A=60Ω； （4）当开关S 2 闭合，S 1 、S 3 断开，滑动变阻器与灯泡串联， ∵灯泡的额定电流为0.8A，电流表的量程为0～0.6A，∴为确保电路安全，电路中的最大电流为0.6A， 此时灯泡两端的电压：U L ′=I max R L =0.6A×10Ω=6V， 滑动变阻器两端的电压：U 滑 =U-U L ′=9V-6V=3V， 滑动变阻器消耗的功率：P 滑 =U 滑 I max =3V×0.6A=1.8W．