Question

如图所示，电路中电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R=10Ω，灯L标有“4V 3.2W”字样，电流表用0～0.6A量程，电压表用0～15V量程．

（1）灯泡L的电阻为多少？

（2）开关S₁闭合，S₂、S₃断开时，电压表的示数为3V，电源电压为多少？

（3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S₁、S₂、S₃时，电流表的示数为0.6A，滑动变阻器的最大电阻为多少？

（4）当开关S₂闭合，S₁、S₃断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是多少？

Answer

（1）灯泡L的电阻为5Ω；

（2）开关S1闭合，S2、S3断开时，电压表的示数为3V，电源电压为4.5V；

（3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，电流表的示数为0.3A，滑动变阻器的最大电阻为30Ω；

（4）当开关S2闭合，S1、S3断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是0.9W

【解析】试题分析：（1）根据P=UI可得，灯泡的额定电流：

I额===0.8A，

根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：

RL===5Ω；

（2）开关S1闭合，S2、S3断开时，R与L串联，电压表测R两端的电压，

串联电路中各处的电流相等，

所以，电路中的电流：I=IR===0.3A，

此时灯泡两端的电压：UL=IRL=0.3A×5Ω=1.5V，

因为串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，电源电压：U=UR+UL=3V+1.5V=4.5V；

（3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，R与滑动变阻器的最大阻值并联，电流表测干路电流；

并联电路中各支路两端的电压与电源电压相等，

此时通过定值电阻R的电流：

IR′===0.45A，

因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

所以通过滑动变阻器的电流：Iab=I﹣IR′=0.6A﹣0.45A=0.15A，

滑动变阻器的最大阻值：

Rab===30Ω；

（4）当开关S2闭合，S1、S3断开，滑动变阻器与灯泡串联，

因为灯泡的额定电流为0.8A，电流表的量程为0～0.6A，

所以，为了保证电路的安全，电路中的最大电流为0.6A，

此时灯泡两端的电压：UL′=I最大RL=0.6A×5Ω=3V，

滑动变阻器两端的电压：U滑=U﹣UL′=4.5V﹣3V=1.5V，

滑动变阻器消耗的功率：P滑=U滑I最大=1.5V×0.6A=0.9W．

答：（1）灯泡L的电阻为5Ω；

（2）开关S1闭合，S2、S3断开时，电压表的示数为3V，电源电压为4.5V；

（3）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，电流表的示数为0.3A，滑动变阻器的最大电阻为30Ω；

（4）当开关S2闭合，S1、S3断开，在确保电路安全的情况下，当电路消耗的功率最大时，滑动变阻器消耗的功率是0.9W．