Question

【題目】如圖甲是電阻R1和燈泡L的電流隨電壓變化圖象，燈泡上標有“12V 9.6W”的字樣．將它們按圖乙所示的電路連接，滑動變阻器上標有“20Ω 1.5A”，電流表使用的量程是0～3A，電源電壓不變．

（1）求燈泡L正常發光時的電阻RL

（2）當只閉合開關S、S2， 滑片P位于a端時，燈泡L的實際功率為1W，求電源電壓

（3）開關和滑片分別置于什么位置時，電路消耗的電功率最大？最大功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）15Ω；（2）12V；（3）14W．

【解析】（1）根據P=U2/R可知燈泡的電阻為RL=U額2/P額=(12V)2/9.6W=15Ω；

（2）當只閉合開關S、S2，滑片P位于a端時，RL與滑動變阻器的最大阻值串聯，由圖象可知，當UL1=2V，通過燈泡的電流IL1=0.5A時，RL的實際功率PL1=UL1IL1=2V×0.5A=1W；所以，燈泡L的實際功率為1W時，燈泡兩端的電壓UL1 =2V，電路中電流IL1=0.5A，因串聯電路中各處的電流相等，所以，滑動變阻器兩端的電壓：UR =IL1R=0.5A×20Ω=10V，

所以，電源的電壓：U=UR +UL1=10V+2V=12V；

（3）根據P=U2/R可知當電路中的電阻最小時電路消耗的功率最大；由于滑片P移到b端，同時閉合開關S、S1、S2時，燈泡與R1 聯時總電阻最小，所以此時電路消耗的電功率最大；

由于電源電壓U=U=12V，則燈泡正常工作，PL =P額=9.6W，

由圖象可知，當U1=2V，通過電阻R1的電流I1=0.2A，

由I=U/R得：R1=U1/I1=2V/0.2A=10Ω；

R1的實際功率P1=U2/R1(12V)2/10Ω=14.4W；

所以P=P1+PL=14.4W+9.6W=14W