Question

13．如圖所示，電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變，定值電阻R=20Ω，燈L標(biāo)有“8V6.4W”字樣，電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～15V量程．
（1）燈泡L的電阻為多少？
（2）開關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開時，電壓表的示數(shù)為6V，電源電壓為多少？
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁、S₂時，移動滑動變阻器的滑片，使燈L正常發(fā)光．滑動變阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出額定電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻；
（2）開關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開時，R與L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁、S₂時，R與滑動變阻器并聯(lián)，后與燈泡串聯(lián)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光得出燈泡兩端的電壓及干路中的電流，從而計算出變阻器兩端的電壓，由并聯(lián)電路的電流規(guī)律得出變阻器中的電流，從而可計算出變阻器的功率．

解答 解：（1）根據(jù)P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6.4W}{8V}$=0.8A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{8V}{0.8A}$=10Ω；
（2）開關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開時，R與L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，
電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A，
此時燈泡兩端的電壓：
U_L=IR_L=0.3A×10Ω=3V，
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
電源的電壓：U=U_R+U_L=6V+3V=9V；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁、S₂時，R與滑動變阻器并聯(lián)，后與燈泡串聯(lián)，燈L正常發(fā)光，則U_ab=U-U_L=1V；
由（1）知，I_L=0.8A；
通過電阻R的電流I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1V}{20Ω}$=0.05A；
則變阻器的電流I_ab=I_L-I_R=0.8A-0.05A=0.75A；
所以滑動變阻器消耗的功率是：P_ab=U_abI_ab=1V×0.75A=0.75W．
答：（1）燈泡L的電阻為10Ω；
（2）電源電壓為9V；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁、S₂時，滑動變阻器消耗的功率是0.75W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時電路串并聯(lián)的辨別，要注意在確保電路安全的情況下電路最大電流的確定．