Question

【題目】如圖所示，電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變，定值電阻R=10Ω，燈L標有“4V 3.2W”字樣，電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～15V量程．

（1）燈泡L的電阻為多少？

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，電壓表的示數為3V，電源電壓為多少？

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，電流表的示數為0.6A，滑動變阻器的最大電阻為多少？

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當電路消耗的功率最大時，滑動變阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）燈泡L的電阻為5Ω；

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，電壓表的示數為3V，電源電壓為4.5V；

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，電流表的示數為0.3A，滑動變阻器的最大電阻為30Ω；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當電路消耗的功率最大時，滑動變阻器消耗的功率是0.9W

【解析】試題分析：（1）根據P=UI可得，燈泡的額定電流：

I額===0.8A，

根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：

RL===5Ω；

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，R與L串聯，電壓表測R兩端的電壓，

串聯電路中各處的電流相等，

所以，電路中的電流：I=IR===0.3A，

此時燈泡兩端的電壓：UL=IRL=0.3A×5Ω=1.5V，

因為串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，電源電壓：U=UR+UL=3V+1.5V=4.5V；

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，R與滑動變阻器的最大阻值并聯，電流表測干路電流；

并聯電路中各支路兩端的電壓與電源電壓相等，

此時通過定值電阻R的電流：

IR′===0.45A，

因為并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，

所以通過滑動變阻器的電流：Iab=I﹣IR′=0.6A﹣0.45A=0.15A，

滑動變阻器的最大阻值：

Rab===30Ω；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，滑動變阻器與燈泡串聯，

因為燈泡的額定電流為0.8A，電流表的量程為0～0.6A，

所以，為了保證電路的安全，電路中的最大電流為0.6A，

此時燈泡兩端的電壓：UL′=I最大RL=0.6A×5Ω=3V，

滑動變阻器兩端的電壓：U滑=U﹣UL′=4.5V﹣3V=1.5V，

滑動變阻器消耗的功率：P滑=U滑I最大=1.5V×0.6A=0.9W．

答：（1）燈泡L的電阻為5Ω；

（2）開關S1閉合，S2、S3斷開時，電壓表的示數為3V，電源電壓為4.5V；

（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S1、S2、S3時，電流表的示數為0.3A，滑動變阻器的最大電阻為30Ω；

（4）當開關S2閉合，S1、S3斷開，在確保電路安全的情況下，當電路消耗的功率最大時，滑動變阻器消耗的功率是0.9W．