题号:6022    题型:解答题    来源:2023 年九年级中考模拟考试物理试题(含解析)
如图甲是定值电阻 $R_1$ 和标有 “ $8 \mathrm{~V} 8 \mathrm{~W}$ ” 灯泡 $\mathrm{L}$ 的 $\mathrm{I}-\mathrm{U}$ 关系图像。如图乙所示, 电源电压恒 定不变, 滑动变阻器的最大阻值为 $12 \Omega$; 当开关 $\mathrm{S} 、 \mathrm{~S}_2$ 闭合, 开关 $\mathrm{S}_1$ 断开, 将滑动变阻器 $\mathrm{R}_2$ 的滑片 $\mathrm{P}$ 滑到 $\mathrm{b}$ 端时, 灯泡 $\mathrm{L}$ 的实际功率为 $1 \mathrm{~W}$ 。求:

(1) 灯泡正常发光 10s, 电流通过灯泡产生的热量:
(2) 电源电压;
(3) 当开关 $S 、 S_1 、 S_2$ 同时闭合。调节滑片 $P$, 求电路消耗的最大功率。
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答案:
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解: (1) 因为 $P=\frac{\mathbb{W}}{t}=\frac{Q}{t}$,
所以灯泡产生的热量为 $\mathrm{QL}_{\mathrm{L}}=\mathrm{P}_{\mathrm{L}}=8 \mathrm{~W} \times 10 \mathrm{~s}=80 \mathrm{~J}$;
(2) 当开关 $S 、 S_2$ 闭合, 开关 $\mathrm{S}_1$ 断开, 将滑动变阻器 $\mathrm{R}_2$ 的滑片 $\mathrm{P}$ 滑到 $\mathrm{b}$ 端时, 灯泡与整个滑动变阻 器串联。
由图像知, 灯泡实际功率 $\mathrm{P}$ 实 $\mathrm{L}=1 \mathrm{~W}$ 时, 灯泡两端电压为 $\mathrm{U}$ 实 $\mathrm{L}=2 \mathrm{~V}, \mathrm{I}$ 实 $=0.5 \mathrm{~A}$,
因为 $\mathrm{I}=\frac{\mathrm{U}}{\mathrm{R}}$,
所以滑动变阻器两端电压为 $\mathrm{U}_2=\mathrm{I} \mathrm{I}^{\circ} \mathrm{R}_2=0.5 \mathrm{~A} \times 12 \Omega=6 \mathrm{~V}$,
所以电源电压为 $\mathrm{U}=\mathrm{U}_{\text {头 }} \mathrm{L}+\mathrm{U}_2=2 \mathrm{~V}+6 \mathrm{~V}=8 \mathrm{~V}$;

(3)当开关 $S 、 S_1 、 S_2$ 同时闭合, 滑动变阻器滑片位于最左端, 灯泡和定值电阻 $R_1$ 并联。 因为 $\mathrm{U}_{\text {实 } \mathrm{L}^{\prime}}=\mathrm{U}=\mathrm{U}_{\text {丱 }}=8 \mathrm{~V}$,
所以灯泡实际功率 $\mathrm{P}_{\text {实 } \mathrm{L}^{\prime}}=\mathrm{P}_{\text {陌 }}=8 \mathrm{~W}$;
定值电阻阻值为 $\mathrm{R}_1=\frac{\mathrm{U}_1}{\mathrm{I}_1}=\frac{6 \mathrm{~V}}{0.6 \mathrm{~A}}=10 \Omega$,
所以 $R_1$ 功率为 $\mathrm{P}_1=\frac{\mathrm{U}^2}{\mathrm{R}_1}=\frac{(8 \mathrm{~V})^2}{10 \Omega}=6.4 \mathrm{~W}$;

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