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如图所示,电源电压恒为12V不变,RL、R1及滑动变阻器的最大阻值分别是10Ω、40Ω、50Ω,灯的额定电压为12V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A.当S闭合,S1断开,滑片P在b端时,灯泡的功率为0.4J
B.当S闭合,S1断开,滑片P在b端时,电流表的示数为0.2A
C.当S闭合,S1断开,滑片P在a端时,灯每秒钟消耗的电能为14.4W
D.当S、S1均闭合,滑片P在a端时,电路总功率为14.4W
【答案】分析:①当S闭合,S1断开,滑片P在b端时,此时滑动变阻器被全部连入电路,灯泡L与滑动变阻器串联,电流表测量的是整个电路中的电流.知道灯泡L和滑动变阻器的电阻,利用串联电路电阻的特点,便可以计算出此时电路中的总电阻,又知道电源电压,可利用公式I=计算出此时电路中的电流,即为电流表的示数.判断出B是否符合题意.知道电路中的电流和灯泡L的电阻,可利用公式P=I2R计算出灯泡的功率.判断出A是否符合题意.
②当S闭合,S1断开,滑片P在a端时,此时滑动变阻器连入电路中的电阻为0,电路中只有灯泡L.此时灯泡两端的电压为电源电压,可利用公式P=计算出灯泡L的电功率,又知道工作时间,可利用公式W=Pt计算出灯泡消耗的电能.
③当S、S1均闭合,滑片P在a端时,此时滑动变阻器连入电路中的电阻为0,灯泡L与电阻R1并联,知道灯泡L和电阻R1的阻值,利用并联电路电阻的特点计算出电路中的总电阻,再利用公式P=计算出电路中的总功率.判断出D是否符合题意.
解答:解:
①当S闭合,S1断开,滑片P在b端时,等效电路图如图1所示:
∵RL=10Ω,R2=50Ω,
∴此时电路中的总电阻为:R=RL+R2=10Ω+50Ω=60Ω,
而电源电压为U=12V,
∴此时电路中的电流为:I===0.2A,即电流表的示数为0.2A,所以B符合题意.
则灯泡的功率为:P=I2RL=(0.2A)2×10Ω=0.4W,而不是0.4J,所以A不符合题意.
②当S闭合,S1断开,滑片P在a端时,等效电路图如图2所示:

∵U=12V,RL=10Ω,
∴灯泡L的电功率为:PL===14.4W,
而t=1s,
∴灯泡消耗的电能为:W=PLt=14.4W×1s=14.4J,而不是14.4W,所以C不符合题意.
③当S、S1均闭合,滑片P在a端时,等效电路图如图3所示:

∵RL=10Ω,R1=40Ω,
∴此时电路中的总电阻为:R===8Ω,
则电路中的总功率为:p===18W,所以D不符合题意.
故选B.
点评:本题考查电流、电阻、电功率和电功的计算,关键是欧姆定律和电功率的公式,以及其公式变形的灵活运用,重点是串联电路电阻、电流的规律和并联电路电阻的规律,难点是知道开关断开与变化,以及滑片移动的过程中电路的变化情况.在计算过程中要注意每一个物理量的单位.
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