Question

【题目】如图所示，是某电器设备的一部分电路．已知电源电压和灯泡的阻值均保持不变，定值电阻R0=10Ω，灯泡L上标有“6V 3.6W”的字样．开关S2为单刀双掷开关，电源和电压表的内阻不计．请画出本题各小问的等效电路图．
（1）只闭合开关S1时，电流表示数I1=1A，求电源电压；
（2）在不损坏电流表及电源的情况下，闭合开关S1 ， 将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，此时电流表示数I2=1.5A，求滑动变阻器的最大阻值；
（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，求滑动变阻器消耗的电功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：只闭合开关S1时，只有定值电阻R0连入，如图1：

根据欧姆定律得：电源的电压U=U0=I0R0=1A×10Ω=10V

（2）解：闭合开关S1，将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，定值电阻R0与滑动变阻器并联，如图2：

电流表测干路电流，即I=1.5A，滑动变阻器连入电路的阻值为R′= R，

由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：

通过滑动变阻器的电流I′=I﹣I0=1.5A﹣1A=0.5A，

由欧姆定律得：R′= = =20Ω．

则滑动变阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω

（3）解：当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，如图3：

灯泡L正常发光时，UL=U额=6V，

由P=UI得：灯泡L正常发光的电流IL= = =0.6A，

串联电路两端的电压等于串联的各部分电路两端的电压之和，

所以此时滑动变阻器两端的电压U″=U﹣UL=10V﹣6V=4V，

所以此时滑动变阻器的电功率利用P=U″IL=4V×0.6A=2.4W

【解析】（1）只闭合开关S1时，只有定值电阻R0连入，电流表测电流，根据欧姆定律即可求出电源的电压；（2）闭合开关S1 ， 将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，定值电阻R0与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，利用欧姆定律求出连入电路的阻值，即可求出滑动变阻器的最大阻值；（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，灯泡L正常发光时，根据P=UI求出灯泡L正常发光的电流，利用串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压，利用P=UI即可求滑动变阻器的电功率．
【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．