Question

18．如圖所示，電源電壓U=6V且保持不變，R₁=10Ω，R₂是最大阻值為60Ω的滑動變阻器，L是標有“6V，0.72W”字樣的燈泡，燈泡燈絲電阻不變．
（1）當R₂的滑片P到最左端時，要使燈泡L正常發(fā)光，S₁、S₂各應處于什么狀態(tài)？
（2）燈泡電阻多大？當S₁、S₂都斷開，10分鐘內(nèi)燈泡L消耗的電能是多少？
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，閉合S₁、S₂，當電流表示數(shù)最小時，整個電路消耗的電功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由題知，燈的額定電壓等于電源電壓，當R₂的滑片滑到最左端時，滑動變阻器連入電阻為0，為使燈正常發(fā)光，R₁不連入，R₂支路斷開，據(jù)此分析判斷；
（2）當S_l、S₂都斷開時，R₁和電燈串聯(lián)，根據(jù)電燈的額定電壓和額定功率可求燈絲電阻，已知R₁電阻，可求電路中的電流，又知道通電時間，可求出電燈消耗的電能；
（3）當S₁、S₂都閉合時，R₂與燈并聯(lián)，電流表測的是干路電流，當滑動變阻器的電阻全連入時，干路電流最小、電流表的示數(shù)最小，先求出通過燈的電流，再求出通過滑動變阻器的電流，進而求出干路電流，再利用P=UI求整個電路消耗的電功率．

解答 解：
（1）由圖知，當R₂的滑片滑到最左端時，滑動變阻器連入電阻為0，若閉合S₂，電燈將被短路，所以S₂應斷開；
為使燈正常發(fā)光，燈的兩端的電壓應等于電源電壓，應閉合S₁，使R₁不連入；這樣，電路中只有電燈接在電源上，能正常發(fā)光；
所以，當R₂的滑片P到最左端時，要使燈泡L正常發(fā)光，S₁閉合、S₂斷開；
（2）當S_l、S₂都斷開時，R₁和電燈串聯(lián)，
R_L=$\frac{U_額^2}{P_額}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{0.72W}$=50Ω．
電路中的電流：
I=$\frac{U}{{{R_1}+{R_L}}}$=$\frac{6V}{10Ω+50Ω}$=0.1A，
10分鐘內(nèi)燈泡L消耗的電能：
W_L=I²R_Lt=（0.1A）²×50Ω×10×60s=300J；
（3）當S₁、S₂都閉合時，R₂與燈并聯(lián)，當滑動變阻器的電阻全連入時，干路電流最小、電流表的示數(shù)最小，
I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A，
I_L=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{50Ω}$=0.12A，
干路電流：
I=I₂+I_L=0.1A+0.12A=0.22A，
整個電路消耗的電功率：
P=UI=6V×0.22A=1.32W．
答：（1）當R₂的滑片P到最左端時，要使燈泡L正常發(fā)光，S₁閉合、S₂斷開；
（2）燈泡電阻為50Ω；當S₁、S₂都斷開，10分鐘內(nèi)燈泡L消耗的電能是300J；
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，閉合S₁、S₂，當電流表示數(shù)最小時，整個電路消耗的電功率是1.32W．

點評 本題考查了電功、電功率的計算，涉及到電路動態(tài)分析，能分析電路圖得出當兩開關(guān)都閉合和都斷開時的電路組成是本題的關(guān)鍵（最好畫出等效電路圖幫助分析）．