Question

【题目】如图1所示的电路中，灯泡的额定电压为9V，灯泡的I﹣U关系如图2所示；电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，变阻器R的最大电阻为100Ω．求：
（1）只闭合Sl ， 灯泡正常工作，定值电阻R0消耗的功率P0=2.8W，R0的电阻和电源电压．
（2）只闭合S2 ， 在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，电路消耗的最大功率及变阻器连入电路中的最大电阻各为多少．

Answer 1

【答案】
（1）

解：只闭合Sl时，定值电阻R0与灯泡L串联，

∵灯泡正常发光，

∴灯泡两端的电压UL=9V，由图2可知，电路中的电流I=0.4A，

∵P=I2R，且P0=2.8W，

∴R0的电阻：

R0= = =17.5Ω，

根据欧姆定律可得，R0两端的电压：

U0=IR0=0.4A×17.5Ω=7V，

∵串联电路中总电压等于各分电压之和，

∴电源的电压：

U=UL+U0=9V+7V=16V

答：R0的电阻为17.5Ω，电源的电压为16V；

（2）

解：只闭合S2时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，

∵串联电路中各处的电流相等，且灯泡的正常发光时的电流为0.4A，电流表的量程为0～0.6A，

∴电路中的电流为0.4A时，电路消耗的功率最大，

则Pmax=UI=16V×0.4A=6.4W；

当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的示数最大，即UR=15V，

此时灯泡两端的电压：

UL′=U﹣UR=16V﹣15V=1V，

由图2可知，电路中的电流I′=0.2A，

则滑动变阻器接入电路中的最大电阻：

Rmax= = =75Ω

答：只闭合S2，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，电路消耗的最大功率为6.4W，变阻器连入电路中的最大电阻为75Ω．

【解析】（1）只闭合Sl时，定值电阻R0与灯泡L串联，额定电压下灯泡正常工作，根据图2读出电路中的电流，根据P=I2R求出R0的阻值，根据欧姆定律求出R0两端的电压，利用串联电路的电压特点求出电源的电压；（2）只闭合S2时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据灯泡的正常发光时的电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，根据P=UI求出电路消耗的最大功率；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的示数最大，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，根据图2读出电路中的电流，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻．
【考点精析】利用欧姆定律及其应用和电功率的计算公式对题目进行判断即可得到答案，需要熟知欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．