Question

（2012?南京）如圖甲所示，透明玻璃殼內(nèi)有一個(gè)標(biāo)有“6V  3W”字樣的小燈泡L和一個(gè)由某種金屬材料制成的電阻R，A、B、C是其外露的三個(gè)接線柱．圖乙為電源電壓恒為6V的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M、O、N為三個(gè)接線柱．用導(dǎo)線先把，M、N分別與A、B相連，再把O與M相連，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，測(cè)得多組電壓表與電流表的讀數(shù)，并繪制成如圖丙所示的圖線．求：
（1）小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（2）在原來(lái)連線的基礎(chǔ)上，再用導(dǎo)線連接A、C，閉合開關(guān)S，當(dāng)把滑片P移到最左端時(shí)，電流表的示數(shù)是多少？
（3）拆除上述在A、B、C、M、O、N間所有連接導(dǎo)線．把M、O、N分別與A、B、C相連，閉合開關(guān)S，電流表示數(shù)為0.35A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為2Ω，小燈泡消耗的實(shí)際功率為多少？

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=

U2

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A、C兩個(gè)接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到左端時(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(cè)量的是干路中的總電流，此時(shí)燈泡正常工作，通過(guò)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=

P

U

計(jì)算出燈泡正常工作時(shí)的電流；再?gòu)膱D中找出當(dāng)電壓為6V時(shí)通過(guò)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）把M、O、N分別與A、B、C相連，閉合開關(guān)S，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為2Ω，則電阻R、燈泡L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)量的是燈泡兩端的電壓，根據(jù)電路的特點(diǎn)可最終求出小燈泡消耗的電功率．

解答：解：（1）∵U_L=6V，P_L=3W，
∴燈泡的電阻為：
R_L=

UL2

PL

(6V)2

3W

=12Ω．
（2）用導(dǎo)線連接A、C兩個(gè)接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到左端時(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(cè)量的是干路中的總電流，
當(dāng)電壓為6V時(shí)，通過(guò)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=

PL

UL

=

3W

6V

=0.5A，
∴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）把M、O、N分別與A、B、C相連，閉合開關(guān)S，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為2Ω，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，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U_滑=I′R_滑=0.35A×2Ω=0.7V
由圖丙得對(duì)應(yīng)0.35A的電阻R兩端電壓為2.5V，
燈泡兩端的電壓為：U_L實(shí)=6V-0.7V-2.5V=2.8V
則此時(shí)小燈功率為：P_L實(shí)=U_L實(shí)I′=2.8V×0.35A=0.98W．
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）小燈泡消耗的電功率為0.98W．

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．