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9.在如图所示的电路中,电源两端的电压恒为7.5 V,灯L上标有“6.3 V 0.3 A”字样,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。若灯L的电阻保持不变,闭合开关S,求:
(1)灯L的阻值。
(2)灯L正常工作时,滑动变阻器接入电路中的阻值。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为9 Ω时,灯L的实际功率。
(1)灯L的阻值。
(2)灯L正常工作时,滑动变阻器接入电路中的阻值。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为9 Ω时,灯L的实际功率。
答案
9. 解:(1)由电路图可知,闭合开关S,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流,由$I=\frac{U}{R}$可得,灯L的电阻$R_L=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{6.3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=21\ \Omega$。
(2)由题意可知,灯泡正常工作时的电压$U_L=6.3\ \mathrm{V}$,因为串联电路总电压等于各部分电路电压之和,所以灯L正常工作时滑动变阻器两端的电压$U_R=U-U_L=7.5\ \mathrm{V}-6.3\ \mathrm{V}=1.2\ \mathrm{V}$,因为串联电路中各处的电流相等,则$I_R=I_{\mathrm{额}}=0.3\ \mathrm{A}$,由$I=\frac{U}{R}$可得,滑动变阻器接入电路中的电阻值$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{U_R}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为9 Ω时,电路中的总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_L+R'=21\ \Omega+9\ \Omega=30\ \Omega$,此时电路中的电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$,灯L的实际功率$P_L=I^2R_L=(0.25\ \mathrm{A})^2× 21\ \Omega=1.3125\ \mathrm{W}$。
(2)由题意可知,灯泡正常工作时的电压$U_L=6.3\ \mathrm{V}$,因为串联电路总电压等于各部分电路电压之和,所以灯L正常工作时滑动变阻器两端的电压$U_R=U-U_L=7.5\ \mathrm{V}-6.3\ \mathrm{V}=1.2\ \mathrm{V}$,因为串联电路中各处的电流相等,则$I_R=I_{\mathrm{额}}=0.3\ \mathrm{A}$,由$I=\frac{U}{R}$可得,滑动变阻器接入电路中的电阻值$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{U_R}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$。
(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为9 Ω时,电路中的总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_L+R'=21\ \Omega+9\ \Omega=30\ \Omega$,此时电路中的电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$,灯L的实际功率$P_L=I^2R_L=(0.25\ \mathrm{A})^2× 21\ \Omega=1.3125\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】首先明确电路连接：灯L与滑动变阻器R串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。解题思路：（1）利用灯的额定电压和额定电流，根据欧姆定律计算灯L的电阻；（2）灯正常工作时电流为额定电流，结合串联电路电压规律求R的电压，再用欧姆定律算R接入阻值；（3）R阻值变化后，先算总电阻，再求电路电流，最后用电功率公式算灯的实际功率。
【解析】
由电路图可知，闭合开关S，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器R两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1) 灯L的额定电压$U_{额}=6.3\ \mathrm{V}$，额定电流$I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得灯L的阻值：
$R_L=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{6.3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=21\ \Omega$。
(2) 灯L正常工作时，电路电流$I=I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，根据串联电路总电压等于各部分电压之和，滑动变阻器两端的电压：
$U_R=U - U_{额}=7.5\ \mathrm{V} - 6.3\ \mathrm{V}=1.2\ \mathrm{V}$，
再由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值：
$R=\frac{U_R}{I}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$。
(3) 当滑动变阻器接入阻值$R'=9\ \Omega$时，电路总电阻：
$R_{总}=R_L + R'=21\ \Omega + 9\ \Omega=30\ \Omega$，
此时电路中的电流：
$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$，
灯L的实际功率：
$P_L=(I')^2 R_L=(0.25\ \mathrm{A})^2×21\ \Omega=1.3125\ \mathrm{W}$。
【答案】(1) $21\ \Omega$；(2) $4\ \Omega$；(3) $1.3125\ \mathrm{W}$
【知识点】欧姆定律、串联电路特点、电功率计算
【点评】本题为串联电路基础计算题，考查欧姆定律、串联电路规律及电功率公式的应用，需熟练掌握相关公式与电路规律，是初中电学核心基础题型。
【难度系数】0.6
【解析】
由电路图可知，闭合开关S，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器R两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1) 灯L的额定电压$U_{额}=6.3\ \mathrm{V}$，额定电流$I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得灯L的阻值：
$R_L=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{6.3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=21\ \Omega$。
(2) 灯L正常工作时，电路电流$I=I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，根据串联电路总电压等于各部分电压之和，滑动变阻器两端的电压：
$U_R=U - U_{额}=7.5\ \mathrm{V} - 6.3\ \mathrm{V}=1.2\ \mathrm{V}$，
再由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值：
$R=\frac{U_R}{I}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$。
(3) 当滑动变阻器接入阻值$R'=9\ \Omega$时，电路总电阻：
$R_{总}=R_L + R'=21\ \Omega + 9\ \Omega=30\ \Omega$，
此时电路中的电流：
$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$，
灯L的实际功率：
$P_L=(I')^2 R_L=(0.25\ \mathrm{A})^2×21\ \Omega=1.3125\ \mathrm{W}$。
【答案】(1) $21\ \Omega$；(2) $4\ \Omega$；(3) $1.3125\ \mathrm{W}$
【知识点】欧姆定律、串联电路特点、电功率计算
【点评】本题为串联电路基础计算题，考查欧姆定律、串联电路规律及电功率公式的应用，需熟练掌握相关公式与电路规律，是初中电学核心基础题型。
【难度系数】0.6
10.安娜家买来的白炽灯标有“220 V 100 W”的字样，若将两个相同规格的白炽灯泡并联接在家庭电路中，则工作时该电路的总功率为
200
W；若将这两个白炽灯泡串联接入家庭电路中，则一个白炽灯泡的实际功率为25
W。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）答案
10. 200 25
解析
【分析】
要解决这道题，需先利用灯泡的额定电压和额定功率求出单个灯泡的电阻（电阻不随温度变化）；再结合串并联电路的电压特点，通过电功率公式计算总功率和实际功率：①并联时，各支路电压等于电源电压，灯泡正常工作，总功率为两灯额定功率之和；②串联时，相同电阻分压相等，先算出单个灯泡的实际电压，再计算实际功率。
【解析】
1. 计算单个灯泡的电阻：
根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，变形得 $ R = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} $，代入“220V 100W”的参数：
$ R = \frac{(220V)^2}{100W} = 484\Omega $。
2. 两灯并联时的总功率：
家庭电路电压为220V，并联时每个灯泡两端电压等于电源电压（额定电压），两灯均正常发光，每个灯泡功率为100W，总功率：
$ P_{总} = 100W + 100W = 200W $。
3. 两灯串联时单个灯泡的实际功率：
两灯电阻相同，串联时分压相等，每个灯泡的实际电压 $ U_{实} = \frac{220V}{2} = 110V $；
再根据 $ P_{实} = \frac{U_{实}^2}{R} $，代入数据：
$ P_{实} = \frac{(110V)^2}{484\Omega} = 25W $。
【答案】
200；25
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点
【点评】
本题考查电功率公式的应用及串并联电路的电压规律，核心是利用额定参数求出灯泡电阻，再结合串并联特点分析实际功率，属于基础应用题型，需掌握公式变形和电路基本规律。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先利用灯泡的额定电压和额定功率求出单个灯泡的电阻（电阻不随温度变化）；再结合串并联电路的电压特点，通过电功率公式计算总功率和实际功率：①并联时，各支路电压等于电源电压，灯泡正常工作，总功率为两灯额定功率之和；②串联时，相同电阻分压相等，先算出单个灯泡的实际电压，再计算实际功率。
【解析】
1. 计算单个灯泡的电阻：
根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，变形得 $ R = \frac{U_{额}^2}{P_{额}} $，代入“220V 100W”的参数：
$ R = \frac{(220V)^2}{100W} = 484\Omega $。
2. 两灯并联时的总功率：
家庭电路电压为220V，并联时每个灯泡两端电压等于电源电压（额定电压），两灯均正常发光，每个灯泡功率为100W，总功率：
$ P_{总} = 100W + 100W = 200W $。
3. 两灯串联时单个灯泡的实际功率：
两灯电阻相同，串联时分压相等，每个灯泡的实际电压 $ U_{实} = \frac{220V}{2} = 110V $；
再根据 $ P_{实} = \frac{U_{实}^2}{R} $，代入数据：
$ P_{实} = \frac{(110V)^2}{484\Omega} = 25W $。
【答案】
200；25
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点
【点评】
本题考查电功率公式的应用及串并联电路的电压规律，核心是利用额定参数求出灯泡电阻，再结合串并联特点分析实际功率，属于基础应用题型，需掌握公式变形和电路基本规律。
【难度系数】
0.6
11.[遵义中考]某品牌电热水杯如图甲所示，水杯容量为330 mL，有高、中、低三个加热挡位，乙图为其工作电路简图，其中U恒为220 V，$R_1=200\ \Omega$，$R_2=550\ \Omega$，则中温挡功率为
242
W；若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯水从20 ℃加热到98 ℃，需要364
s。[$\rho_水 = 1.0 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$c_水 = 4.2 × 10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]答案
11. 242 364
解析
【分析】
首先分析电路：乙图中R₁与R₂并联，开关S₁控制R₁支路，S₂控制R₂支路。根据并联电路特点，不同开关组合对应不同挡位：仅闭合S₁时只有R₁工作，为中温挡；仅闭合S₂时只有R₂工作，为低温挡；S₁、S₂都闭合时R₁与R₂同时工作，为高温挡。计算功率用公式$P=\frac{U^2}{R}$，计算水吸热用$Q=cm\Delta t$，结合加热效率$\eta=\frac{Q}{W}$，再用$t=\frac{W}{P}$求时间。
【解析】
1. 计算中温挡功率：
仅闭合S₁时，电路为R₁的简单电路，为中温挡，根据$P=\frac{U^2}{R}$，代入$U=220\ \mathrm{V}$、$R_1=200\ \Omega$：
$P_{\mathrm{中}}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{200\ \Omega}=242\ \mathrm{W}$。
2. 计算高温挡加热时间：
① 满杯水的质量：水杯容量$V=330\ \mathrm{mL}=3.3×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$，由$\rho=\frac{m}{V}$得：
$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×3.3×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=0.33\ \mathrm{kg}$。
② 水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.33\ \mathrm{kg}×(98℃-20℃)=108108\ \mathrm{J}$。
③ 消耗的电能：由$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W}$得：
$W=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta}=\frac{108108\ \mathrm{J}}{90\%}=120120\ \mathrm{J}$。
④ 高温挡总功率：R₂的功率$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{550\ \Omega}=88\ \mathrm{W}$，总功率$P_{\mathrm{高}}=P_1+P_2=242\ \mathrm{W}+88\ \mathrm{W}=330\ \mathrm{W}$。
⑤ 加热时间：由$W=Pt$得：
$t=\frac{W}{P_{\mathrm{高}}}=\frac{120120\ \mathrm{J}}{330\ \mathrm{W}}=364\ \mathrm{s}$。
【答案】
242；364
【知识点】
电功率计算、热量计算、电热效率
【点评】
本题结合电热水杯的实际应用，考查并联电路的挡位分析、电功率公式、热量公式及效率公式的综合应用，关键是正确判断各挡位对应的电路连接方式，属于中考常见的电热综合题，需熟练掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.5
首先分析电路：乙图中R₁与R₂并联，开关S₁控制R₁支路，S₂控制R₂支路。根据并联电路特点，不同开关组合对应不同挡位：仅闭合S₁时只有R₁工作，为中温挡；仅闭合S₂时只有R₂工作，为低温挡；S₁、S₂都闭合时R₁与R₂同时工作，为高温挡。计算功率用公式$P=\frac{U^2}{R}$，计算水吸热用$Q=cm\Delta t$，结合加热效率$\eta=\frac{Q}{W}$，再用$t=\frac{W}{P}$求时间。
【解析】
1. 计算中温挡功率：
仅闭合S₁时，电路为R₁的简单电路，为中温挡，根据$P=\frac{U^2}{R}$，代入$U=220\ \mathrm{V}$、$R_1=200\ \Omega$：
$P_{\mathrm{中}}=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{200\ \Omega}=242\ \mathrm{W}$。
2. 计算高温挡加热时间：
① 满杯水的质量：水杯容量$V=330\ \mathrm{mL}=3.3×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$，由$\rho=\frac{m}{V}$得：
$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×3.3×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=0.33\ \mathrm{kg}$。
② 水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×0.33\ \mathrm{kg}×(98℃-20℃)=108108\ \mathrm{J}$。
③ 消耗的电能：由$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W}$得：
$W=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{\eta}=\frac{108108\ \mathrm{J}}{90\%}=120120\ \mathrm{J}$。
④ 高温挡总功率：R₂的功率$P_2=\frac{U^2}{R_2}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{550\ \Omega}=88\ \mathrm{W}$，总功率$P_{\mathrm{高}}=P_1+P_2=242\ \mathrm{W}+88\ \mathrm{W}=330\ \mathrm{W}$。
⑤ 加热时间：由$W=Pt$得：
$t=\frac{W}{P_{\mathrm{高}}}=\frac{120120\ \mathrm{J}}{330\ \mathrm{W}}=364\ \mathrm{s}$。
【答案】
242；364
【知识点】
电功率计算、热量计算、电热效率
【点评】
本题结合电热水杯的实际应用，考查并联电路的挡位分析、电功率公式、热量公式及效率公式的综合应用，关键是正确判断各挡位对应的电路连接方式，属于中考常见的电热综合题，需熟练掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.5
12.图甲是定值电阻和标有“8 V 8 W”字样的灯泡L的I－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 Ω。当开关S、S₂闭合，开关S₁断开，将滑动变阻器的滑片P滑到b端时，灯泡L的实际功率为1 W。求：
(1)灯泡正常发光10 s，电流通过灯泡所做的功。
(2)电源电压。
(3)当开关S、S₁、S₂同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率。
(1)灯泡正常发光10 s，电流通过灯泡所做的功。
(2)电源电压。
(3)当开关S、S₁、S₂同时闭合，调节滑片P，求电路消耗的最大功率。
答案
12. 解:(1)灯泡正常发光10 s,电流通过灯泡所做的功$W=P_{\mathrm{额}}t=8\ \mathrm{W}× 10\ \mathrm{s}=80\ \mathrm{J}$。
(2)开关S、S₂闭合,开关S₁断开,将滑动变阻器的滑片P滑到b端时,灯泡L的实际功率为1 W,由题图甲可知,此时灯泡两端的电压$U_{\mathrm{灯}}=2\ \mathrm{V}$,电流$I=0.5\ \mathrm{A}$,则滑动变阻器两端的电压$U_2=IR_2=0.5\ \mathrm{A}× 12\ \Omega=6\ \mathrm{V}$,电源电压$U=U_{\mathrm{灯}}+U_2=2\ \mathrm{V}+6\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。
(3)当开关S、S₁、S₂同时闭合,调节滑片P到a端时,灯泡达到额定电压,此时电路消耗的功率最大,灯泡和$R_1$并联,由题图甲可得$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,其电功率$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(8\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=6.4\ \mathrm{W}$,电路消耗的最大功率$P_{\mathrm{最大}}=P_{\mathrm{额}}+P_1=8\ \mathrm{W}+6.4\ \mathrm{W}=14.4\ \mathrm{W}$。
(2)开关S、S₂闭合,开关S₁断开,将滑动变阻器的滑片P滑到b端时,灯泡L的实际功率为1 W,由题图甲可知,此时灯泡两端的电压$U_{\mathrm{灯}}=2\ \mathrm{V}$,电流$I=0.5\ \mathrm{A}$,则滑动变阻器两端的电压$U_2=IR_2=0.5\ \mathrm{A}× 12\ \Omega=6\ \mathrm{V}$,电源电压$U=U_{\mathrm{灯}}+U_2=2\ \mathrm{V}+6\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。
(3)当开关S、S₁、S₂同时闭合,调节滑片P到a端时,灯泡达到额定电压,此时电路消耗的功率最大,灯泡和$R_1$并联,由题图甲可得$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,其电功率$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(8\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=6.4\ \mathrm{W}$,电路消耗的最大功率$P_{\mathrm{最大}}=P_{\mathrm{额}}+P_1=8\ \mathrm{W}+6.4\ \mathrm{W}=14.4\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
本题分三个问题逐步解决：
1. 第一问求灯泡正常发光10s的电功，利用电功公式W=Pt，正常发光时功率为额定功率，直接代入计算即可。
2. 第二问，当S、S₂闭合、S₁断开，滑片在b端时，灯泡与滑动变阻器串联，已知灯泡实际功率1W，需从甲图的I-U图像中找到对应灯泡的电压和电流（串联电路电流处处相等），再根据欧姆定律计算滑动变阻器两端电压，最后由串联电路总电压等于各部分电压之和求出电源电压。
3. 第三问，三个开关都闭合且滑片在a端时，滑动变阻器接入电阻为0，R₁与灯泡并联，此时电路总电阻最小，总功率最大。需先从I-U图像求出定值电阻R₁的阻值，再分别计算灯泡的额定功率和R₁的电功率，两者相加即为电路最大功率。
【解析】
解：
(1) 灯泡正常发光时的功率为额定功率$P_{\mathrm{额}}=8\ \mathrm{W}$，根据电功公式$W=Pt$，则10s内电流做功：
$W=P_{\mathrm{额}}t=8\ \mathrm{W} × 10\ \mathrm{s}=80\ \mathrm{J}$。
(2) 当开关S、S₂闭合，S₁断开，滑片P滑到b端时，灯泡L与滑动变阻器$R_2$串联，$R_2=12\ \Omega$。
由图甲可知，当灯泡实际功率$P_{\mathrm{实}}=1\ \mathrm{W}$时，对应的电流$I=0.5\ \mathrm{A}$，灯泡两端电压$U_{\mathrm{灯}}=2\ \mathrm{V}$。
根据欧姆定律，滑动变阻器两端电压：
$U_2=IR_2=0.5\ \mathrm{A} × 12\ \Omega=6\ \mathrm{V}$。
串联电路总电压等于各部分电压之和，因此电源电压：
$U=U_{\mathrm{灯}}+U_2=2\ \mathrm{V}+6\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。
(3) 当开关S、S₁、S₂同时闭合，滑片P滑到a端时，滑动变阻器接入电阻为0，$R_1$与灯泡L并联，此时电路总功率最大。
由图甲中$R_1$的I-U图像，取任意一点（如$U_1=2\ \mathrm{V}$时，$I_1=0.2\ \mathrm{A}$），根据欧姆定律得$R_1$的阻值：
$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
并联电路各支路电压等于电源电压，因此灯泡正常发光，功率$P_{\mathrm{额}}=8\ \mathrm{W}$；$R_1$的电功率：
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(8\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=6.4\ \mathrm{W}$。
电路消耗的最大功率：
$P_{\mathrm{最大}}=P_{\mathrm{额}}+P_1=8\ \mathrm{W}+6.4\ \mathrm{W}=14.4\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 80 J；(2) 8 V；(3) 14.4 W
【知识点】
电功计算、串并联电路规律、电功率计算
【点评】
本题是电学综合题，结合I-U图像分析电路，考查电功、电功率公式及串并联电路特点的应用，需要学生能从图像中提取有效数据，掌握电路动态分析的方法，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题分三个问题逐步解决：
1. 第一问求灯泡正常发光10s的电功，利用电功公式W=Pt，正常发光时功率为额定功率，直接代入计算即可。
2. 第二问，当S、S₂闭合、S₁断开，滑片在b端时，灯泡与滑动变阻器串联，已知灯泡实际功率1W，需从甲图的I-U图像中找到对应灯泡的电压和电流（串联电路电流处处相等），再根据欧姆定律计算滑动变阻器两端电压，最后由串联电路总电压等于各部分电压之和求出电源电压。
3. 第三问，三个开关都闭合且滑片在a端时，滑动变阻器接入电阻为0，R₁与灯泡并联，此时电路总电阻最小，总功率最大。需先从I-U图像求出定值电阻R₁的阻值，再分别计算灯泡的额定功率和R₁的电功率，两者相加即为电路最大功率。
【解析】
解：
(1) 灯泡正常发光时的功率为额定功率$P_{\mathrm{额}}=8\ \mathrm{W}$，根据电功公式$W=Pt$，则10s内电流做功：
$W=P_{\mathrm{额}}t=8\ \mathrm{W} × 10\ \mathrm{s}=80\ \mathrm{J}$。
(2) 当开关S、S₂闭合，S₁断开，滑片P滑到b端时，灯泡L与滑动变阻器$R_2$串联，$R_2=12\ \Omega$。
由图甲可知，当灯泡实际功率$P_{\mathrm{实}}=1\ \mathrm{W}$时，对应的电流$I=0.5\ \mathrm{A}$，灯泡两端电压$U_{\mathrm{灯}}=2\ \mathrm{V}$。
根据欧姆定律，滑动变阻器两端电压：
$U_2=IR_2=0.5\ \mathrm{A} × 12\ \Omega=6\ \mathrm{V}$。
串联电路总电压等于各部分电压之和，因此电源电压：
$U=U_{\mathrm{灯}}+U_2=2\ \mathrm{V}+6\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。
(3) 当开关S、S₁、S₂同时闭合，滑片P滑到a端时，滑动变阻器接入电阻为0，$R_1$与灯泡L并联，此时电路总功率最大。
由图甲中$R_1$的I-U图像，取任意一点（如$U_1=2\ \mathrm{V}$时，$I_1=0.2\ \mathrm{A}$），根据欧姆定律得$R_1$的阻值：
$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
并联电路各支路电压等于电源电压，因此灯泡正常发光，功率$P_{\mathrm{额}}=8\ \mathrm{W}$；$R_1$的电功率：
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(8\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega}=6.4\ \mathrm{W}$。
电路消耗的最大功率：
$P_{\mathrm{最大}}=P_{\mathrm{额}}+P_1=8\ \mathrm{W}+6.4\ \mathrm{W}=14.4\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 80 J；(2) 8 V；(3) 14.4 W
【知识点】
电功计算、串并联电路规律、电功率计算
【点评】
本题是电学综合题，结合I-U图像分析电路，考查电功、电功率公式及串并联电路特点的应用，需要学生能从图像中提取有效数据，掌握电路动态分析的方法，难度适中。
【难度系数】
0.5
