Question

如圖所示，電源電壓為24V且保持不變，燈泡上標(biāo)有“12V 9W”的字樣，關(guān)閉S，當(dāng)滑動變阻器滑片P在變阻器中點C時，燈泡恰好正常發(fā)光．
（1）求滑動變阻器的最大值．
（2）當(dāng)滑動變阻器滑片P滑到b端時，你能求出哪些物理量？
請寫出求解每個物理量的過程及結(jié)果．

Answer 1

分析：（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=

U2

R

求出燈泡的電阻；當(dāng)滑動變阻器滑片P在變阻器中點C時，燈泡恰好正常發(fā)光，此時燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律表示出電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電流特點得出等式，即可求出滑動變阻器的接入電路中的電阻，進(jìn)一步求出滑動變阻器的最大的阻值；
（2）當(dāng)滑動變阻器滑片P滑向b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)特點求出電路中的總電阻，根據(jù)歐姆定律可求電路中的電流，根據(jù)歐姆定律可求燈泡和滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出各用電器消耗的電功率以及電路的總功率．

解答：解：（1）∵P=

U2

R

，
∴燈泡的電阻：
R_L=

U 2 L額

P額

=

(12V)2

9W

=16Ω，
電路電流I=

UL額

RL

=

12V

16Ω

=0.75A，
當(dāng)滑動變阻器滑片P在變阻器中點C時，燈泡恰好正常發(fā)光，此時燈泡兩端的電壓為12V，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴滑動變阻器兩端的電壓：
U_C=U-U_L=24V-12V=12V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，I=

U

R

∴R_C=

UC

I

=

12V

0.75A

=16Ω，
∴滑動變阻器的最大阻值：
R=2R_C=2×16Ω=32Ω；
（2）當(dāng)滑動變阻器滑片P滑向b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)；
①∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴此時電路中的總電阻R_總=R+R_L=32Ω+16Ω=48Ω，
②此時電路中的電流：
I=

U

R總

=

24V

48Ω

=0.5A，
③∵I=

U

R

，
∴燈泡兩端的電壓：
U_L=IR_L=0.5A×16Ω=8V，
④∵I=

U

R

，
∴滑動變阻器兩端的電壓：
U_R=IR=0.5A×32Ω=16V，
⑤燈泡消耗的電功率：
P_L=U_LI=8V×0.5A=4W，
⑥滑動變阻器消耗的電功率：
P_R=U_RI=16V×0.5A=8W，
⑦電路消耗的總功率：
P=UI=24V×0.5A=12W．
答：（1）滑動變阻器的最大阻值為32Ω；
（2）當(dāng)滑動變阻器滑片P滑向b端時，①電路中的總電阻為48Ω；②電路中的電流為0.5A；
③燈泡兩端的電壓為8V；④滑動變阻器兩端的電壓為16V；⑤燈泡消耗的電功率為4W；
⑥滑動變阻器消耗的電功率為8W；⑦電路消耗的總功率為12W．

點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．