Question

【題目】如圖所示，R0是阻值為8Ω的定值電阻，R為滑動變阻器，其上標(biāo)有“100Ω 3A”字樣，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，燈泡上標(biāo)有“8V 1.6W”字樣．

求：
①燈泡的額定電流；
②閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2時，燈泡正常發(fā)光，求電源電壓的大��；
③開關(guān)S、S1、S2都閉合時，在不損壞電流表的前提下，求R消耗電功率的最小值和最大值．

Answer 1

【答案】①由P=UI得燈泡L額定電流為：
I額= = =0.2A．
②閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡L與電阻R0串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，
則此時燈泡兩端的電壓為UL=I額=8V，此時電路中的電流為I=I額=0.2A，
由I= 可知：
電阻R0兩端的電壓為：U0=IR0=0.2A×8Ω=1.6V，
所以，電源電壓U=U0+UL=1.6V+8V=9.6V．
③開關(guān)S、S1、S2都閉合時，電阻R0和滑動變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路；電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流．
由于滑動變阻器的最大電阻為R大=100Ω，則R消耗電功率的最小值為：
Pmin= = =0.9216W．
此時通過R0的電流為：I0= = =1.2A，
電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，
所以，通過R的最大電流為：Imax=I﹣I0=3A﹣1.2A=1.8A，
R消耗電功率的最大值為：Pmax=UImax=9.6V×1.8A=17.28W．
答：①燈泡的額定電流為0.2A；②閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2時，燈泡正常發(fā)光，電源電壓為9.6V；③開關(guān)S、S1、S2都閉合時，在不損壞電流表的前提下，R消耗電功率的最小值為0.9216W、最大值為17.28W．
【解析】①根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，可利用公式I= 計算出燈泡L額定電流．②閉合S，斷開S1、S2 ， 燈泡L與電阻R0串聯(lián)，而此時燈泡正常工作，從而可以判斷出燈泡兩端的電壓和電路中的電流，利用U=IR求出R0兩端的電壓，進而關(guān)口、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源電壓．③開關(guān)S、S1、S2都閉合時，電阻R0和滑動變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路，電流表A1測通過電阻R0的電流，電流表A2測干路中的總電流．知道滑動變阻器的最大電阻，可利用公式P= 計算出R2上消耗電功率的最小值．知道定值電阻R1兩端的電壓和R1的阻值，可利用公式I= 計算出此時通過R0的電流，又知道電流表A2量程為0～3A，從而可以判斷出干路中的最大電流，再利用并聯(lián)電路電流的特點計算出通過R的最大電流，再利用公式P=UI計算出求R上消耗電功率的最大值．
本題綜合性較強，考查的內(nèi)容較多．會辨別串、并聯(lián)，會用歐姆定律計算，會用電功率公式計算，知道串、并聯(lián)電路的電壓規(guī)律，電流規(guī)律．關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是開關(guān)斷開閉合過程中對電路連接情況的影響．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式的相關(guān)知識點，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．