2020年07月11日1326288的初中物理组卷

一．计算题（共1小题）
1．在如图所示的电路中电源由几节新干电池串联而成且电压保持不变，滑动变阻器上标有“50Ω 1A”
字样灯泡标有“6V3W“字样闭合开关S，当滑片P置于a点时，灯泡正常发光电压表V1的示数为9V；当滑片P置于b点时，电压表V1的示数为9.6V，电压表V2的示数为7.2V．（灯丝电阻不变）求：
（1）小灯泡的电阻；
（2）当滑片P置于a点时，滑动变阻器消耗的功率；
（3）电源电压及R0的阻值；
（4）在保证电路安全的情况下，移动滑片，能否实现滑动变阻器消耗的功率P1与电阻R0消耗的功率P0之间的差值超过2W（即|P1﹣P0|＞2W），请通过分析与计算说明你的结论。

参考答案与试题解析
一．计算题（共1小题）
1．在如图所示的电路中电源由几节新干电池串联而成且电压保持不变，滑动变阻器上标有“50Ω 1A”
字样灯泡标有“6V3W“字样闭合开关S，当滑片P置于a点时，灯泡正常发光电压表V1的示数为9V；当滑片P置于b点时，电压表V1的示数为9.6V，电压表V2的示数为7.2V．（灯丝电阻不变）求：
（1）小灯泡的电阻；
（2）当滑片P置于a点时，滑动变阻器消耗的功率；
（3）电源电压及R0的阻值；
（4）在保证电路安全的情况下，移动滑片，能否实现滑动变阻器消耗的功率P1与电阻R0消耗的功率P0之间的差值超过2W（即|P1﹣P0|＞2W），请通过分析与计算说明你的结论。

【解答】解：（1）由P＝可得，灯泡的电阻：
R L＝＝＝12Ω。

（2）当滑片P置于a点时，灯泡R L与滑动变阻器接入电路的电阻R a、定值电阻R0串联，电压表V1测R L和R a两端的电压之和，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且灯泡正常发光，
所以，滑动变阻器两端的电压：U a＝U V1﹣U L＝9V﹣6V＝3V，
由于灯泡正常发光，且串联电路中各处的电流相等，
由I＝可得，电路中的电流：I＝＝＝0.5A，
则滑动变阻器消耗的功率：P a＝U a I＝3V×0.5A＝1.5W；
（3）当滑片P置于a点时，则串联电路的特点和欧姆定律可得，电源的电压：U＝U V1+IR0＝9V+0.5A×R0；
当滑片P置于b点时，灯泡R L与滑动变阻器接入电路的电阻R b、定值电阻R0串联，电压表V1测R L与R b两端的电压之和，电压表V2测R0与R b两端的电压之和，
因串联电路中各处的电流相等，且串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时电路中的电流：
I′＝＝，
即：＝，
整理可得：5R02﹣42Ω×R0+72Ω2＝0，
解得：R0＝6Ω或R0＝2.4Ω，
当R0＝2.4Ω时，电源的电压U＝U V1+IR0＝9V+0.5A×2.4Ω＝10.2V，
当R0＝6Ω时，电源的电压U＝U V1+IR0＝9V+0.5A×6Ω＝12V，
因电源由几节新干电池串联而成，电源电压应为1.5V的整数倍，
所以，电源电压为12V，R0的阻值为6Ω；
（4）滑动变阻器消耗的电功率：P1＝UI﹣I2（R L+R0）＝12V×I﹣18Ω×I2，
电阻R0消耗的电功率：P0＝I2R0＝6Ω×I2，
滑动变阻器消耗的功率P1与电阻R0消耗的功率P0之间的差值：
△P＝P1﹣P0＝12V×I﹣18Ω×I2﹣6Ω×I2＝﹣24Ω×I2+12V×I，
为便于分析，上式可省略单位，则有：
△P＝﹣24I2+12I＝﹣6（4I2﹣2I+）+＝﹣6（2I﹣）2+1.5，
所以，当I＝0.25A时，电功率的差值最大为△P＝1.5W。

所以，在保证电路安全的情况下，移动滑片，不能实现滑动变阻器消耗的功率P1与电阻R0消耗的功率P0之间的差值超过2W。

答：（1）小灯泡的电阻为12Ω；
（2）当滑片P置于a点时，滑动变阻器消耗的功率为1.5W；
（3）电源电压为12V；R0的阻值为6Ω；
（4）在保证电路安全的情况下，移动滑片，不能实现滑动变阻器消耗的功率P1与电阻R0消耗的功率P0之间的差值超过2W（即|P1﹣P0|＞2W）。