Question

1．在如圖所示的電路中，小燈泡L標有“6V 6W”字樣，電源電壓U=6V，R₁=12Ω，電流表的量程為0-0.6A，滑動變阻器R₂的最大阻值為20Ω，電源電壓和小燈泡的阻值均保持不變．求：
（1）小燈泡L的阻值；
（2）當閉合開關S₁、S₂和S₃時，通過R₁的電流；
（3）只閉合開關S₂，在不損壞各元件的情況下，移動滑動變阻器的滑片，使L消耗的功率最大時，1min內R₂產生的熱量．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡額定電壓與額定功率，應用電功率公式可以求出燈泡正常發(fā)光時的電阻．
（2）分析清楚電路結構，應用并聯(lián)電路特點與歐姆定律即可求出R₁的電流．
（3）分析清楚電路結構，應用串聯(lián)電路特點、歐姆定律判斷出電路的最大電流，然后根據歐姆定律求出燈泡兩端的實際電壓，利用串聯(lián)電路的特點求出R₂兩端的電壓，最后即可利用Q=UIt求出R₂產生的熱量．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）由圖示電路圖可知，閉合開關S₁、S₂和S₃后，R₁與R_L并聯(lián)，則U=6V，
所以，I₁=$\frac{{U}_{\;}}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A；
（3）由圖示電路圖可知，只閉合開關S₂時，R₂與R_L串聯(lián)，
由于燈泡正常發(fā)光時，電流為I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A＞0.6A，
所以，電路最大電流為0.6A時L消耗的功率最大，
由I=$\frac{U}{R}$可得此時燈泡兩端的電壓U_L′=I_maxR_L=0.6A×6Ω=3.6V，
根據串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
U₂=U-U_L′=6V-3.6V=2.4V，
1min內R₂產生的熱量Q₂=U₂I_maxt=2.4V×0.6A×60s=86.4J；
答：（1）小燈泡L的阻值是6Ω；
（2）當閉合開關S₁、S₂和S₃時，通過R₁的電流為0.5A；
（3）1min內R₂產生的熱量為86.4J．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是開關閉合、斷開時電路連接方式的辨別，要注意最大功率的確定．