Question

【題目】如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，小燈泡L的額定電壓為6V，R1為某特殊電阻元件，通過它的電流與其兩端的電壓的關系如圖乙所示．當閉合開關S1、S3 ， 斷開S2 ， 滑片P置于b端時，燈泡L正常發光，電流表的示數為0.9A．求：
（1）燈泡L的額定功率；
（2）當閉合開關S2、S3 ， 斷開S1 ， 滑片P置于a端時，電流表的示數為0.4A，R2的最大阻值；
（3）當只閉合開關S2 ， 滑片P置于a端時，電路消耗的總功率為1.2W，此時燈泡1min內消耗的電能．

Answer 1

【答案】
（1）解：當閉合開關S1、S3，斷開S2，滑片P置于b端時，R1與L并聯，電流表測干路電流，

因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發光，

所以，電源的電壓U=UL=6V，

由圖乙可知，通過R1的電流I1=0.6A，

因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，

所以，通過L的電流：

IL=I﹣I1=0.9A﹣0.6A=0.3A，

則燈泡的額定功率：

PL=ULIL=6V×0.3A=1.8W；

（2）解：當閉合開關S2、S3，斷開S3，滑片P置于a端時，R1與R2串聯，電流表測電路中的電流，

由圖乙可知，R1兩端的電壓U1=2V，

因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，R2兩端的電壓：

U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V，

由I= 可知，R2的最大阻值：

R2= = =10Ω；

（3）解：當只閉合開關S2，滑片P置于a端時，L、R1、R2串聯，

由P=UI可得，電路消耗的總功率為1.2W時電路中的電流：

I″= = =0.2A，

此時R2兩端的電壓：

U2′=I″R2=0.2A×10Ω=2V，

由圖象可知，R1兩端的電壓U1′=1V，

則燈泡兩端的電壓：

UL′=U﹣U1′﹣U2′=6V﹣1V﹣2V=3V，

此時燈泡1min內消耗的電能：

WL=UL′I″t=3V×0.2A×60s=36J．

【解析】（1）當閉合開關S1、S3 ， 斷開S2 ， 滑片P置于b端時，R1與L并聯，電流表測干路電流，根據并聯電路的電壓特點和額定電壓下燈泡正常發光可知電源的電壓，根據圖乙讀出通過R1的電流，根據并聯電路的電流特點求出通過L的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率；（2）當閉合開關S2、S3 ， 斷開S3 ， 滑片P置于a端時，R1與R2串聯，電流表測電路中的電流，根據圖乙讀出R1兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出R2兩端的電壓，根據歐姆定律求出R2的最大阻值；（3）當只閉合開關S2 ， 滑片P置于a端時，L、R1、R2串聯，根據P=UI求出電路消耗的總功率為1.2W時電路中的電流，根據歐姆定律求出此時R2兩端的電壓，由圖象讀出R1兩端的電壓，再根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用W=UIt求出此時燈泡1min內消耗的電能．
【考點精析】通過靈活運用歐姆定律及其應用和電功的計算，掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 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 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）即可以解答此題．