解题思路:分析电路图时,先简化电路,把电流表看作导线,把电压表看作开路,只分析用电器的连接方式.
(1)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器R1的滑片在它的中点时,灯L与R1′串联接在电源上,因为灯正常工作,据灯的铭牌求出此时的电流和灯丝电阻,再利用欧姆定律和串联电路的电阻关系求总电阻、滑动变阻器的最大电阻;
(2)开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器R1的滑片P移到最左端时,R1与L串联接在电源上,知道并联支路两端的电压,求出总电阻、总电流,利用P=I2R,求灯的实际功率;
(3)保持滑动变阻器R1的滑片P在左端不动,开关S1、S2均闭合,L被短路,只有R1、R2并联接在电源上,电流表的示数为干路上的电流,利用欧姆定律和并联电路的电流关系求I1、I2、R2.
(1)当S1闭合、S2断开,P在R1中点时,等效电路如图所示,灯L与R1′串联接在电源上,
∵灯正常工作,
∴I=
PL
UL=[1.5W/6V]=0.25A,RL=
U2L
PL=
(6V)2
1.5W=24Ω,R串=[U/I]=[12v/0.25A]=48Ω,
∵R1′=[1/2]R1=R串-RL=48Ω-24Ω=24Ω,
∴R1=24Ω×2=48Ω.
(2)S1闭合、S2断开,P在R1最左端时(等效电路如图所示),R1与L串联接在电源上,
R串′=R1+RL=48Ω+24Ω=72Ω,
此时该支路上的电流I′=[U
R串=
12V/72Ω]=[1/6]A,
L的实际功率为PL′=(I′)2RL=([1/6]A)2×24Ω=0.67W.
(3)P在R1最左端,S1、S2均闭合时,等效电路如图所示,L被短路,只有R1、R2并联接在电源上,
电流表的示数为干路上的电流,
∵I1=[U
R1=
12V/48Ω]=0.25A,
I2=I-I1=1.25A-0.25A=1A,
∴R2=[U
I2=
12V/1A]=12Ω.
答:(1)滑动变阻器R1的最大阻值为48Ω;
(2)小灯泡这时的实际功率为0.67W;
(3)R2的阻值为12Ω.
点评:
本题考点: 电路的简化与计算;并联电路的电流规律;等效电路;串联电路和并联电路的辨别;并联电路的电压规律;欧姆定律的应用;电功率的计算.
考点点评: 本题综合性较强,考查的内容较多:会辨别串、并联,会利用灯的铭牌,会用欧姆定律计算,会用电功率公式计算,知道串、并联电路特点.涉及到画等效电路图简化电路,属于难题.
本题难点在第二问,要用到电功率的一个变形公式:P=I2R求解.需要注意的是:P=I2R和P=U2R这两个公式在电功率计算题里要经常用到.