试题

如图所示电路中，电源电压不变，电流表的量程为O～O.6A，电压表的量程为O～3V，滑动变阻器R的规格为“50Ω 2.0A”，L为标有“6V 1.8W”的小灯泡，电阻R₁=20Ω，当闭合开关S、S₁、S₂时，滑片P移至最右端时，小灯泡正常发光；不计温度对灯丝电阻的影响．求：
（1）当闭合开关S，断开开关S₁、S₂时，电压表的示数和电阻R₁消耗的电功率．
（2）在电路元件安全使用的情况下，滑片移动过程中，整个电路消耗的最大电功率是多少？

解：（1）当闭合开关S、S₁、S₂时，滑片P滑到最右端时，灯泡L和变阻器R并联，
因为灯泡正常发光，所以电源电压U=U_L=6V，
当开关S闭合，S₁、S₂断开时，灯泡L和电阻R₁串联，
灯泡的电阻：R_L=

U额2

P额

=

(6V)2

1.8W

=20Ω，
电路的总电阻：R_总=R₁+R_L=20Ω+20Ω=40Ω，
电路中的电流：I=

U

R总

=

6V

40Ω

=0.15A，
R₁两端的电压：U₁=IR₁=0.15A×20Ω=3V，
R₁消耗的电功率：P₁=U₁I=3V×0.15A=0.45W；
（2）在电源电压不变的情况下，电路中电阻最小时，电路消耗的电功率最大，
而电路中，当灯L与变阻器R并联时，电路的总电阻是最小的，
因为考虑到电流表的安全使用，电路中能通过的最大电流应为O.6A，
所以整个电路消耗的最大电功率：P_最大=UI_最大=6V×0.6A=3.6W．
答：（1）当闭合开关S，断开开关S₁、S₂时，电压表的示数是3V，电阻R₁消耗的电功率是0.45W．
（2）在电路元件安全使用的情况下，滑片移动过程中，整个电路消耗的最大电功率是3.6W．
解：（1）当闭合开关S、S₁、S₂时，滑片P滑到最右端时，灯泡L和变阻器R并联，
因为灯泡正常发光，所以电源电压U=U_L=6V，
当开关S闭合，S₁、S₂断开时，灯泡L和电阻R₁串联，
灯泡的电阻：R_L=

U额2

P额

=

(6V)2

1.8W

=20Ω，
电路的总电阻：R_总=R₁+R_L=20Ω+20Ω=40Ω，
电路中的电流：I=

U

R总

=

6V

40Ω

=0.15A，
R₁两端的电压：U₁=IR₁=0.15A×20Ω=3V，
R₁消耗的电功率：P₁=U₁I=3V×0.15A=0.45W；
（2）在电源电压不变的情况下，电路中电阻最小时，电路消耗的电功率最大，
而电路中，当灯L与变阻器R并联时，电路的总电阻是最小的，
因为考虑到电流表的安全使用，电路中能通过的最大电流应为O.6A，
所以整个电路消耗的最大电功率：P_最大=UI_最大=6V×0.6A=3.6W．
答：（1）当闭合开关S，断开开关S₁、S₂时，电压表的示数是3V，电阻R₁消耗的电功率是0.45W．
（2）在电路元件安全使用的情况下，滑片移动过程中，整个电路消耗的最大电功率是3.6W．