Question

1．如圖所示，R₀是阻值為80Ω的定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器，其上標(biāo)有“100Ω 3A”字樣，電流表A₁的量程為0～0.6A，電流表A₂的量程為0～3A，燈泡上標(biāo)有“8V  1.6W”字樣．
求：
（1）燈泡的額定電流；
（2）閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁、S₂時(shí)，燈泡正常發(fā)光，求電源電壓的大小；
（3）開(kāi)關(guān)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，在不損壞電流表的前提下，求R消耗電功率的最小值和最大值．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，可利用公式I=$\frac{P}{U}$計(jì)算出燈泡L額定電流．
（2）閉合S，斷開(kāi)S₁、S₂，燈泡L與電阻R₀串聯(lián)，而此時(shí)燈泡正常工作，從而可以判斷出燈泡兩端的電壓和電路中的電流，利用U=IR求出R₀兩端的電壓，進(jìn)而關(guān)口、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源電壓．
（3）開(kāi)關(guān)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，電阻R₀和滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路，電流表A₁測(cè)通過(guò)電阻R₀的電流，電流表A₂測(cè)干路中的總電流．知道滑動(dòng)變阻器的最大電阻，可利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算出R₂上消耗電功率的最小值．知道定值電阻R₁兩端的電壓和R₁的阻值，可利用公式I=$\frac{U}{R}$計(jì)算出此時(shí)通過(guò)R₀的電流，又知道電流表A₂量程為0～3A，從而可以判斷出干路中的最大電流，再利用并聯(lián)電路電流的特點(diǎn)計(jì)算出通過(guò)R的最大電流，再利用公式P=UI計(jì)算出求R上消耗電功率的最大值．

解答 解：（1）由P=UI得燈泡L額定電流為：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.6W}{8V}$=0.2A．
（2）閉合S，斷開(kāi)S₁、S₂，燈泡L與電阻R₀串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，
則此時(shí)燈泡兩端的電壓為U_L=I_額=8V，此時(shí)電路中的電流為I=I_額=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可知：
電阻R₀兩端的電壓為：U₀=IR₀=0.2A×80Ω=16V，
所以，電源電壓U=U₀+U_L=16V+8V=24V．
（3）開(kāi)關(guān)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，電阻R₀和滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，燈泡被短路；電流表A₁測(cè)通過(guò)電阻R₀的電流，電流表A₂測(cè)干路中的總電流．
由于滑動(dòng)變阻器的最大電阻為R_大=100Ω，則R消耗電功率的最小值為：
P_min=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{max}}$=$\frac{（24V）^{2}}{100Ω}$=5.76W．
此時(shí)通過(guò)R₀的電流為：I₀=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{24V}{80Ω}$=0.3A，
電流表A₁測(cè)通過(guò)電阻R₀的電流，電流表A₂測(cè)干路中的總電流，電流表A₁的量程為0～0.6A，電流表A₂的量程為0～3A，
所以，通過(guò)R的最大電流為：I_max=I-I₀=3A-0.3=2.7A，
R消耗電功率的最大值為：P_max=UI_max=24V×2.7A=64.8W．
答：（1）燈泡的額定電流為0.2A；
（2）閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁、S₂時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電源電壓為24V；
（3）開(kāi)關(guān)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，在不損壞電流表的前提下，R消耗電功率的最小值為5.76W、最大值為64.8W．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較強(qiáng)，考查的內(nèi)容較多．會(huì)辨別串、并聯(lián)，會(huì)用歐姆定律計(jì)算，會(huì)用電功率公式計(jì)算，知道串、并聯(lián)電路的電壓規(guī)律，電流規(guī)律．關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)閉合過(guò)程中對(duì)電路連接情況的影響．