Question

如圖所示電路，電源電壓不變，R₁=12Ω，小燈泡標(biāo)有“6V12W”（設(shè)其電阻不變）．求：
（1）只閉合S_l時(shí)，電流表示數(shù)為0.8A，則電源電壓為多大？
（2）當(dāng)S_l、S₂、S₃都閉合時(shí)，將滑片P移動(dòng)到b端，電流表的示數(shù)為1.2A，則滑動(dòng)變阻器的最大阻值是多少？
（3）只閉合S₂時(shí)，從左向右移運(yùn)滑片P，請用物理規(guī)律及公式分析，或進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，大致判斷滑動(dòng)變阻器的電功率的變化情況．

Answer 1

【答案】分析：（1）作出只閉合S_l時(shí)的等效電路圖，由燈泡銘牌找出燈泡的額定電壓與額定功率，
由功率的變形公式R=求出燈泡的電阻，然后由串聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律求出電源電壓；
（2）作出當(dāng)S_l、S₂、S₃都閉合時(shí)，將滑片P移動(dòng)到b端時(shí)的等效電路圖，由歐姆定律求出流過電阻R₁的電流，
然后由并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出流過滑動(dòng)變阻器的電流，最后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）作出只閉合S₂時(shí)的等效電路圖，后歐姆定律及功率公式P=I²R列出滑動(dòng)變阻器功率的表達(dá)式，
然后應(yīng)用配方法由數(shù)學(xué)知識分析其功率變化情況．
解答：解：（1）只閉合S_l時(shí)的等效電路圖如圖1所示，
燈泡的電阻R_L===3Ω，
電源電壓U=I（R_L+R₁）=0.8A×（3Ω+12Ω）=12V；
答：電源電壓是12V．
（2）S_l、S₂、S₃都閉合時(shí)的等效電路圖如圖2所示，
滑片P移動(dòng)到b端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大阻值，
流過電阻R₁的電流I₁===1A，
流過滑動(dòng)變阻器的電流I₂=I′-I₁=1.2A-1A=0.2A，
滑動(dòng)變阻器的最大阻值R_2最大===60Ω；
答：滑動(dòng)變阻器的最大阻值是60Ω．
（3）只閉合S₂時(shí)的等效電路圖如圖3所示，
滑動(dòng)變阻器的功率P₂=I²R₂=R₂
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即滑動(dòng)變阻器的功率為P₂=
由滑動(dòng)變阻器功率表達(dá)式可見，當(dāng)R₂=R_L時(shí)，滑動(dòng)變阻器有最大功率，
最大功率為P_2最大===48W，
所以當(dāng)從左向右移動(dòng)滑片P時(shí)，滑動(dòng)變阻器的功率：先變大后變小；
答：滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的功率先變大后變小．
點(diǎn)評：本題考查了求電源電壓、滑動(dòng)變阻器的阻值、滑動(dòng)變阻器功率的變化情況等問題，畫出等效電路圖是正確解題的前提，熟練掌握歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、功率公式及其變形公式是正確解題的關(guān)鍵；最后一問難度較大，解題時(shí)要注意數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用．