Question

【题目】灯泡L上标有“2.5V 0.3A”的字样，通过实验测得该灯泡的电流随电压变化关系如图甲所示，现把灯泡L接入如图乙所示的电路中，R0=6Ω，滑动变阻器的最大值是20Ω，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～3V”．若只闭合开关S和S1 ， 在滑动变阻器的滑片移至最左端时，灯泡在2min的时间内消耗的电能为24J，求：
（1）电源的电压
（2）若只闭合开关S和S2 ， 在电路安全工作的条件下，求电路消耗的最大功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：只闭合S和S1时，L与R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流；

灯泡的实际功率PL= = =0.2W；

由甲图象可知：灯泡功率为0.2W时灯泡两端的电压为1V，电流为0.2A；

由I= 得：变阻器R两端的电压UR=IR=0.2A×20Ω=4V，

则电源电压U=UL+UR=1V+4V=5V

答：电源的电压为5V；

（2）解：若只闭合开关S和S2，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流，

当电压表的示数最大时，通过R0的电流为：

I0= = =0.5A＜0.6A，

所以电路中的最大电流为0.5A；

则P最大=UI最大=5V×0.5A=2.5W

答：若只闭合开关S和S2，在电路安全工作的条件下，电路消耗的最大功率为2.5W

【解析】（1）只闭合S和S1时，L与R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流，根据P= 求出灯泡的实际功率；由甲图象分析得出此时灯泡两端的电压和电流；然后根据欧姆定律求出变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点即可求出电源电压；（2）若只闭合开关S和S2 ， R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流，根据电功率公式可知当电路中允许通过的电流最大；当电压表的示数最大时根据欧姆定律求出最大电流与电流表的量程比较即可判断出电路中的最大电流，然后利用P=UI即可求出电路消耗的最大功率．
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用和电功率的计算公式的相关知识点，需要掌握欧姆定律的应用： 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才能正确解答此题．