Question

如图所示，灯L上标有“6V 3W”字样，开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为1A，且灯L正常发光．
（1）电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为多大？
（2）当开关断开，滑片P移至b端时，电流表的示数为0.25A，此时灯泡的实际功率为多大？
（3）当开关断开，滑片P移至b端时，在1min内灯泡消耗的电能为多大？

Answer 1

解：（1）开关S闭合，滑片P移至a端时，滑动变阻器都被连入电路，灯泡和变阻器并联，
因为灯泡正常发光，
则电源电压为：U=U_变=U_L额=6V，
∴通过灯泡的电流为：I_L额===0.5A，
则通过变阻器的电流为：I_变=I-I_L额=1A-0.5A=0.5A，
∴滑动变阻器的最大阻值为：R_变===12Ω．
（2）当开关断开，滑片P移至b端时，滑动变阻器都被连入电路，灯泡和变阻器串联，
而灯泡的电阻为：R_L===12Ω，
而此时电路中的电流为：I′=0.25A，
∴灯泡的实际功率为：P_实=I′²R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W．
（3）∵t=1min=60s，
∴灯泡消耗的电能为：W=P_实t=0.75W×60s=45J．
答：（1）电源电压为6V，滑动变阻器的最大阻值为12Ω．
（2）此时灯泡的实际功率为0.75W．
（3）在1min内灯泡消耗的电能为45J．
分析：（1）开关S闭合，滑片P移至a端时，滑动变阻器都被连入电路，灯泡和变阻器并联，灯泡正常发光，其两端电压为额定电压，利用并联电路电压的特点，从而可以计算出电源电压．知道灯泡的额定电压和额定功率，可利用公式I=计算通过灯泡的电流，而电流表测量的是干路中的总电流，从而可以计算出通过变阻器的电流，最后再利用公式R=计算滑动变阻器的最大阻值．
（2）当开关断开，滑片P移至b端时，滑动变阻器都被连入电路，灯泡和变阻器串联，知道灯泡的额定电压和额定功率，可利用公式R=计算灯泡的电阻，知道电路中的电流，可利用公式P=I²R计算灯泡的实际功率．
（3）在（2）计算出了灯泡的实际功率，知道通电时间，可利用公式W=UIt=Pt计算消耗的电能．
点评：本题综合性较强，考查的内容较多．会辨别串、并联电路，会用欧姆定律计算，会用电功率公式计算，知道串、并联电路的电压规律，电流规律，电阻规律．需要注意的是：P=I²R和P=这两个公式在电功率计算题里要经常用到．