Question

【題目】如圖甲是定值電阻和標有“8 V 8 W”燈泡L的I-U關系圖象，如圖乙所示。電源電壓恒定不變，滑動變阻器的最大阻值為12 Ω。當開關S、S2閉合，開關S1斷開，將滑動變阻器的滑片P滑到b端時，燈泡L的實際功率為1W 。求：

（1）燈泡正常發光10s，電流通過燈泡產生的熱量；

（2）電源電壓；

（3）當開關S、S1、S2同時閉合，調節滑片P，求電路消耗的最大功率。

Answer 1

【答案】（1）80J（2）8V （3）14.4J

【解析】

（1）．燈泡燈絲發光是完全利用電流熱效應工作的，所以其正常發光10s產生的熱量等于其消耗的電能，即：

Q=W=P額t=8W×10s=80J。

（2）．當開關S、S2閉合、S1斷開，滑動變阻器滑片P置于b端時，燈泡L與滑動變阻器最大阻值串聯，此時燈泡的實際功率為1W 。由甲圖可看出，當燈泡實際電壓UL=2V時，通過其電流為I=0.5A，實際功率

P=ULI=2V×0.5A=1W。

說明當開關S、S2閉合、S1斷開，滑動變阻器滑片P置于b端時，燈泡實際電壓UL=2V，電路中電流為I=0.5A。此時滑動變阻器阻值最大，為R2最大=12Ω，根據歐姆定律，則滑動變阻器兩端電壓為：

UR2=IR2最大=0.5A×12Ω=6V，

根據串聯電路電壓規律，則電源電壓為：

U= UL+UR2=2V+6V=8V。

（3）．當開關S、S1、S2同時閉合時，燈泡L與定值電阻R1并聯，再于滑動變阻器R2串聯，根據P=可知，電路消耗的功率要最大，則電路的總電阻要最小，即當滑片置于a端時，滑動變阻器阻值為零，電路消耗的功率最大，此時電路中只有燈泡L與定值電阻R1并聯。此時UL =U=8V，燈泡正常發光，功率為：

PL=P額=8W。

由甲圖可知，R1的電阻為：

R1===10Ω，

則R1消耗的功率為：

PR1===6.4W。

所以電路消耗的最大功率為：

P最大=PL+PR1=8W+6.4W=14.4W。

答：（1）．燈泡正常發光10s，電流通過燈泡產生的熱量為80J；

（2）．電源電壓為8V；

（3）．當開關S、S1、S2同時閉合，調節滑片P，求電路消耗的最大功率為14.4J。