Question

9．如圖電路，燈泡標(biāo)有“12V  6W”，滑動(dòng)變阻器R₁標(biāo)有“100Ω  1A”，電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0.6A，只閉合開(kāi)關(guān)S₁，S₂，滑動(dòng)變阻器連入電路阻值為16Ω時(shí)，燈正常發(fā)光；只閉合S₁，S₃，示數(shù)為0.2A，（忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響），則：
（1）電源電壓為多少？
（2）R₂的阻值是多大？
（3）只閉合S₁，S₂時(shí)，燈泡的最小功率為多少？

Answer 1

分析 （1）分析電路的連接，根據(jù)P=UI求燈的額定電流，根據(jù)歐姆定律的變形公式和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求電源電壓；
（2）由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$求燈泡電阻和電路總電阻，由電阻的串聯(lián)規(guī)律求電阻R₂的阻值：
（3）分析只閉合S₁，S₂時(shí)電路的連接，因電壓表量程為0～15V，故電壓表測(cè)變阻器滑片以左電阻絲的電壓最大U_滑大=15V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出燈的最小電壓，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求燈泡的最小功率．

解答 解：
（1）由電路圖可知，只閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器R₁串聯(lián)，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路阻值為16Ω時(shí)，燈正常發(fā)光，
串聯(lián)電流處處相等，則電路中的電流等于燈泡的額定電流，
由P=UI可得，此時(shí)電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得，電源電壓：
U=U_L+IR₁=12V+0.5A×16Ω=20V；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω；
只閉合S₁、S₃時(shí)，燈泡與電阻R₂串聯(lián)，此時(shí)電流表示數(shù)為I=0.2A，
根據(jù)歐姆定律可得，電路的總電阻：
R═$\frac{U}{I}$=$\frac{20V}{0.2A}$=100Ω，
由電阻的串聯(lián)規(guī)律可得，電阻R₂的阻值：
R₂=R-R_L=100Ω-24Ω=76Ω；
（3）只閉合S₁，S₂時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)R₁兩端的電壓，因電壓表量程為0～15V，故變阻器兩端的電壓最大為U_滑大=15V，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈泡的最小電壓為：
U_燈小=U-U_滑大=20V-15V=5V，
則燈泡的最小功率：
P_L最小=$\frac{{{U}_{燈小}}^{2}}{{R}_{L}}=\frac{（5V）^{2}}{24Ω}$≈1.04W．
答：（1）電源電壓為20V；
（2）R₂的阻值是76Ω；
（3）只閉合S₁，S₂時(shí)，燈泡的最小功率為1.04W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)電路的規(guī)律、歐姆定律電功率公式的運(yùn)用，關(guān)鍵是正確識(shí)別電路．