Question

【題目】如圖所示，R0是阻值為8Ω的定值電阻，R為滑動變阻器，其上標有“100Ω 3A”字樣，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，燈泡上標有“8V 1.6W”字樣．

求：
①燈泡的額定電流；
②閉合開關S，斷開開關S1、S2時，燈泡正常發(fā)光，求電源電壓的大��；
③開關S、S1、S2都閉合時，在不損壞電流表的前提下，求R消耗電功率的最小值和最大值．

Answer 1

【答案】①由P=UI得燈泡L額定電流為：
I額= = =0.2A．
②閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡L與電阻R0串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，
則此時燈泡兩端的電壓為UL=I額=8V，此時電路中的電流為I=I額=0.2A，
由I= 可知：
電阻R0兩端的電壓為：U0=IR0=0.2A×8Ω=1.6V，
所以，電源電壓U=U0+UL=1.6V+8V=9.6V．
③開關S、S1、S2都閉合時，電阻R0和滑動變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路；電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流．
由于滑動變阻器的最大電阻為R大=100Ω，則R消耗電功率的最小值為：
Pmin= = =0.9216W．
此時通過R0的電流為：I0= = =1.2A，
電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，
所以，通過R的最大電流為：Imax=I﹣I0=3A﹣1.2A=1.8A，
R消耗電功率的最大值為：Pmax=UImax=9.6V×1.8A=17.28W．
答：①燈泡的額定電流為0.2A；②閉合開關S，斷開開關S1、S2時，燈泡正常發(fā)光，電源電壓為9.6V；③開關S、S1、S2都閉合時，在不損壞電流表的前提下，R消耗電功率的最小值為0.9216W、最大值為17.28W．
【解析】①根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，可利用公式I= 計算出燈泡L額定電流．②閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡L與電阻R0串聯(lián)，而此時燈泡正常工作，從而可以判斷出燈泡兩端的電壓和電路中的電流，利用U=IR求出R0兩端的電壓，進而關口、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源電壓．③開關S、S1、S2都閉合時，電阻R0和滑動變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路，電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流．知道滑動變阻器的最大電阻，可利用公式P= 計算出R2上消耗電功率的最小值．知道定值電阻R1兩端的電壓和R1的阻值，可利用公式I= 計算出此時通過R0的電流，又知道電流表A2量程為0～3A，從而可以判斷出干路中的最大電流，再利用并聯(lián)電路電流的特點計算出通過R的最大電流，再利用公式P=UI計算出求R上消耗電功率的最大值．
本題綜合性較強，考查的內容較多．會辨別串、并聯(lián)，會用歐姆定律計算，會用電功率公式計算，知道串、并聯(lián)電路的電壓規(guī)律，電流規(guī)律．關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是開關斷開閉合過程中對電路連接情況的影響．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．