践行者初中物理电学典题详解第269题

269：如图所示，小灯泡 L标有“2V 1W”字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器标有“40Ω 1A”字样。电源电压保持不变，R0=12Ω，电流表的量程为 0~3A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时，小灯泡恰好正常发光。求：

⑴小灯泡正常发光时的电流；

⑵电源电压;

⑶在保证电路安全前提下，电路消耗总功率的最大值。

解析：1当S闭合，S1、S2断开，滑片P滑到中点时：

1.1分析电路图可知：

①L与R串联，

②A测量该电路中的电流I；

1.2由题意可知：

①R=40Ω/2=20Ω，

②小灯泡正常发光，且知小灯泡 L标有“2V 1W”字样，且不考虑灯丝电阻的变化，则有：

UL额=2V，PL额=1W，

则RL=UL额²/PL额=4Ω，

UL=UL额=2V，PL=PL额=1W，

I=PL/UL=0.5A，

所以Uʀ=IR=10V，

所以电源电压U=UL+Uʀ=12V；

2由P=UI=U²/R可知，在保证电路安全前提下，欲使电路消耗总功率的最大，只需电路中的电流最大，或电路中的总电阻最小；

2.1分析电路图可知：当S、S1、S2都闭合时，

L短路，R1与R2并联，此时R总最小，满足P总最大；

2.2由题意可知：

①滑动变阻器标有“40Ω 1A”字样，

所以Iʀmax=1A，

②I0=U/R0=12V/12Ω=1A，

所以Imax=Iʀmax+I0=1A+1A=2A，

所以P总max=UImax=12V×2A=24W。

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