Question

14．如圖所示的電路，電源電壓恒定不變，定值電阻R₁=125Ω，小燈泡L標(biāo)有“6V 6W”字樣．（設(shè)小燈泡電阻不變）
（1）小燈泡的電阻R_L為多大？
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，小燈泡恰好能正常發(fā)光，則電源電壓是多少？
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合，調(diào)節(jié)滑片使小燈泡實(shí)際功率為1.5W時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由燈泡的銘牌信息可知額定電壓及額定功率，由公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可求得燈泡的電阻；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，R₁與L串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，由P=UI計(jì)算電路中電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算電源電壓；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合，R₂與L串聯(lián)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算此時(shí)燈泡兩端電壓，由歐姆定律計(jì)算電路中電流，由P=UI計(jì)算滑動(dòng)變阻器消耗的功率．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，R₁與L串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，
由P=UI可得電路中電流：
I=I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得電源電壓：
U=I（R_L+R₁）=1A×（6Ω+125Ω）=131V；
（3）由圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合，R₂與L串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得此時(shí)燈泡兩端電壓：
U_L=$\sqrt{{P}_{L}{R}_{L}}$=$\sqrt{1.5W×6Ω}$=3V，
此時(shí)電路中電流：
I′=I₂=I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，
所以滑動(dòng)變阻器消耗的功率：
P₂=U₂I₂=（U-U_L）I₂=（131V-3V）×0.5A=64W．
答：（1）小燈泡的電阻R_L為6Ω；
（2）電源電壓是131V；
（3）滑動(dòng)變阻器消耗的功率是64W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律公式和電功率公式的應(yīng)用，正確分析開(kāi)關(guān)在不同狀態(tài)下電路結(jié)構(gòu)是解題的關(guān)鍵．