Question

19．如圖甲是電源電壓恒為6V的實(shí)驗(yàn)裝置，其中A、B、C為三個(gè)接線柱．圖乙中燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，R是由某種金屬材料制成的電阻，它的I-U關(guān)系如圖丙所示．求：

（1）燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻時(shí)多少？
（2）用導(dǎo)線連接AM、AN及BO，閉合開關(guān)S，當(dāng)變阻器的滑片P移動(dòng)到右端時(shí)，電流表的示數(shù)是多少？
（3）拆除連接AN及BO的導(dǎo)線，再用導(dǎo)線連接BN、CO，閉合開關(guān)S，電流表示數(shù)為0.35A時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.4V．此時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻和燈泡消耗的實(shí)際功率各是多少？

Answer 1

分析 （1）由燈泡的銘牌可知燈泡的額定電壓和額定功率，可利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計(jì)算出小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（2）用導(dǎo)線連接AM、AN及BO，閉合開關(guān)S，把滑片P移到右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為0，電阻R和燈泡L并聯(lián)，電流表測量的是干路中的總電流，此時(shí)燈泡正常工作，通過燈泡的電流和額定電流相等，知道燈泡的額定電壓和額定功率可利用公式I=$\frac{P}{U}$計(jì)算出燈泡正常工作時(shí)的電流；再從圖中找出當(dāng)電壓為6V時(shí)通過電阻R的電流值I_R，利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求電流表的示數(shù)．
（3）拆除連接AN及BO的導(dǎo)線，再用導(dǎo)線連接BN、CO，閉合開關(guān)S，電阻R、燈泡L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律即可求出滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻和小燈泡消耗的電功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω．
（2）用導(dǎo)線連接AM、AN及BO，閉合開關(guān)S，當(dāng)變阻器的滑片P移動(dòng)到右端時(shí)，等效電路圖如圖所示：

從圖可知，電阻R和燈泡L并聯(lián)，電流表測量的是干路中的總電流，
當(dāng)電壓為6V時(shí)，通過電阻R的電流值I_R為0.45A，此時(shí)燈泡正常發(fā)光，
而燈泡正常工作時(shí)的電流為：I_L=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，
所以，干路中的總電流為：I=I_L+I_R=0.45A+0.5A=0.95A．即電流表的示數(shù)為0.95A．
（3）拆除連接AN及BO的導(dǎo)線，再用導(dǎo)線連接BN、CO，閉合開關(guān)S，電阻R、燈泡L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，等效電路圖如圖所示：

此時(shí)電路中的電流為I′=0.35A，
由圖丙得對(duì)應(yīng)0.35A的電阻R兩端電壓為U_R=2.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U_滑=U-U_L實(shí)-U_R=6V-1.4V-2.5V=2.1V，
則由歐姆定律可知：此時(shí)滑動(dòng)變阻器的連入電路的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.1V}{0.35A}$=6Ω；
小燈功率為：P_L實(shí)=U_L實(shí)I′=1.4V×0.35A=0.49W．
答：（1）小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻為12Ω．
（2）此時(shí)電流表的示數(shù)為0.95A．
（3）滑動(dòng)變阻器的連入電路的阻值為6Ω；小燈泡消耗的電功率為0.49W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)燈銘牌的理解和運(yùn)用、電路動(dòng)態(tài)分析、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，歐姆定律、電功率的計(jì)算，以及從圖象上讀取有用信息的能力，是一道較難的題目．