初中物理电学
电源电压不变,灯电阻不变/滑动变阻器的最大阻值为R1,当滑动变阻器的滑片p在B端时,只闭合s2,电压表V1的示数是U1,电流表的示数是I1,滑片p在B端,开关都断开时,电压表V2的示数是U2,滑动变阻器的功率P1=2W,当滑片在A端时,只闭合开关s1时,灯泡正常发光,电流表的示数为I3,已知U1:U2=5:3,I1:I3=2:3,电阻R2=9Ω 求(1)灯的额定功率P(2)电源电压U(3)电源不发生短路的情况下,通过不同变化,电路消耗的最大功率Pmax 图在
先将那实物图画成等效电路图，如图1。
（1）分析：P在B端时，变阻器连入电路的电阻最大为R1，这时只闭合S2，再画出电路图2，容易看出S2将灯短接出了电路，实际上就只有R2=9Ω跟变阻器串联。V1的示数U1就是电源电压U，串联电路的电流为I1，此时有：
U=U1…………（1）
I1=U/（9+R1）…………（2）
（2）分析：P还在B端，开关都断开，此时得出等效电路图3，灯L跟R2、R1三都串联，V2测得L跟R2的总电压U2，灯的电阻用RL表示，变阻器两端电压为UB，消耗的功率为P1=2W，可得出：
U2/UB=（RL+9）/RB…………（3）（串联特点）
U2+UB=U………………（4）
UB^2/RB=2………………（5）（电功率公式）
（3）分析：P在A端，只闭合S1，等效电路如图4，此时S1将R2和变阻器都短接出了电路，可以看成灯L直接接在电源两端，通过灯L的电流为A的示数I3，灯正常发光，说明灯L的额定电压就是电源电压U，有：
I3=U/RL………………（6）
又I1/I3=2/3…………（7）
U1/U2=5/3 即：U/U2=5/3…………（8）
由以上（2）（6）（7）得RL/（9+RB）=2/3
变形为3RL-2RB=18…………（9）
由以上（3）（4）（5）（8）可得：
2RL-3RB=-18………………（10）
由（9）（10）解得RB=18Ω，RL=18Ω
由（4）（5）（8）得2/25·U^2=RB……（11）
将RB=18Ω代入（11）得U=15V（电源电压，也就灯L的额定电压）
灯的额定功率为P额=U^2/RL=12.5W。
S1、S2都闭合，电路就出现了短路，要想不出现短路，只能单独闭合S1或S2。
单独闭合S1就是图4电路，电路中消耗的功率就是灯L的额定功率为12.5W。
单独闭合S2就是图2电路，要想有最大功率，电路就要有最小的电阻，P应该调至A端，此时变阻器连的阻值为0，电路只有R2接在电源两端，此时电路消耗的功率为P2=U^2/R2=15^2/9=25(W)，由于P2>P额
所以Pmax=P2=25W
为了让你能看懂，写得过多，但写得多就显得杂，再加在这里，表达式不易表示，你可以先仔细将以上式子抄出来，再慢慢去想。
