Question

7．如圖所示，電源電壓恒定不變，電阻R₁的阻值為20Ω，滑動變阻器R2的最大阻值為40Ω，小燈泡的額定電壓為18V，燈絲電阻不隨溫度發(fā)生變化，閉合開關(guān)S．當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都斷開時，滑動變阻器的滑片P移動到最右端時，電流表的計數(shù)為0.2A，當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都閉合時，滑動變阻器的滑片P移動到最右端時，電流表的示數(shù)為0.9A，求：
（1）電源電壓是多少？
（2）開關(guān)S₁、S₂都斷開時，通電1min電路中產(chǎn)生的最大熱量是多少？
（3）小燈泡的額定功率是多少？

Answer 1

分析 （1）分析電路結(jié)構(gòu)，畫出開關(guān)S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，由歐姆定律及串聯(lián)電路特點，求出電源電壓；
（2）電源電壓U不變，由W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知電路總電阻R最小時，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量最多，由電路圖知：開關(guān)S閉合，S₁、S₂都斷開，且滑動變阻器R₂滑片在最左端時，電路電阻最小，然后即可由電功公式求出1min電路產(chǎn)生的熱量；
（3）開關(guān)S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)；由歐姆定律及串聯(lián)電路的特點求出燈泡的電阻；然后由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）開關(guān)S閉合，S₁、S₂都斷開，
滑動變阻器的滑片P移到最右端時滑動變阻器與R₁串聯(lián)；
則R=R₁+R₂=20Ω+40Ω=60Ω；
由歐姆定律得：電源電壓U=IR=0.2A×60Ω=12V；
（2）由電路圖知：開關(guān)S閉合，S₁、S₂都斷開，且滑動變阻器R₂滑片在最左端時，此時電路電阻最小，
電路功率最大，通電1min電路產(chǎn)生的熱量最多；
則通電1分鐘，電路中產(chǎn)生的熱量Q=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$t=$\frac{（12V）^{2}}{20Ω}$×60s=432J，
（3）開關(guān)S、S₁、S₂都閉合，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)；
通過滑動變阻器的電流：I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{12V}{40Ω}$=0.3A；
由并聯(lián)電路特點知，I_L=I_A-I₂=0.9A-0.3A=0.6A，
燈泡電阻R_L=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{0.6A}$=20Ω，
燈泡的額定功率P_額=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（{18V）}^{2}}{20Ω}$=16.2W，．
答：（1）電源電壓是12V．
（2）開關(guān)S₁、S₂都斷開時，通電1分鐘，電路中產(chǎn)生的最大熱量是432J．
（3）小燈泡的額定電功率是16.2W．

點評 本題考查了求電源電壓、電路產(chǎn)生的最大熱量、燈泡的額定功率等問題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)是正確解題的前提，熟練應(yīng)用歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點、電功及電功率公式是正確解題的關(guān)鍵．