Question

16．如圖所示，電源電壓為6V且保持不變，小燈泡L標(biāo)有“6V，6W”（電阻不變），滑動(dòng)變阻器R₁標(biāo)有“10Ω，2A”，定值電阻R₂的阻值為5Ω．求：
（1）小燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能；
（2）S_l、S₂、S₃都閉合，整個(gè)電路允許消耗的最大功率；
（3）只閉合S₁，移動(dòng)滑片P，使滑動(dòng)變阻器所消耗的功率為1.5W，此時(shí)小燈泡兩端的實(shí)際電壓是多少？

Answer 1

分析 （1）已知燈泡的額定功率和工作的時(shí)間，直接根據(jù)W=Pt即可求出小燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能；
（2）當(dāng)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，燈泡L 被短路，R₂與R₁并聯(lián)，根據(jù)允許通過(guò)的電流，由P=UI計(jì)算滑動(dòng)變阻器R₁的功率，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算R₂的功率，然后可知整個(gè)電路允許消耗的最大功率；
（3）已知小燈泡L標(biāo)有“6V，6W”（電阻不變），根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算小燈泡的電阻，只閉合S₁，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，移動(dòng)滑片P，使滑動(dòng)變阻器所消耗的功率為1.5W，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求得此時(shí)此時(shí)小燈泡兩端的實(shí)際電壓．

解答 解：（1）由P=$\frac{W}{t}$可得小燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能：
W=P_額t=6W×60s=360J；
（2）S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，燈泡L 被短路，R₂與R₁并聯(lián)，
已知滑動(dòng)變阻器R₁標(biāo)有“10Ω，2A”，則滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為2A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器R₁的功率P₁=UI=6V×2A=12W，
R₂的功率P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{5Ω}$=7.2W，
則整個(gè)電路允許消耗的最大功率P_總=P₁+P₂=12W+7.2W=19.2W；
（3）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：滑動(dòng)變阻器的阻值R_滑阻=$\frac{{U}_{滑阻}^{2}}{{P}_{滑阻}}$=$\frac{{U}_{滑阻}^{2}}{1.5W}$，
已知小燈泡L標(biāo)有“6V，6W”（電阻不變），根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
小燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{6W}$=6Ω，
由圖可知，只閉合S₁，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
則U_L+U_滑阻=U，
I（R_L+R_滑阻）=U
即（6Ω+$\frac{{U}_{滑阻}^{2}}{1.5W}$）I=6V------①，
I=$\frac{{P}_{滑阻}}{{U}_{滑阻}}$=$\frac{1.5W}{{U}_{滑阻}}$------②，
將②代入①可求得U_滑阻=3V，
由圖可知，只閉合S₁，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得，
U_L=U-U_滑阻=6V-3V=3V，
答：（1）小燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能為360J；
（2）S_l、S₂、S₃都閉合，整個(gè)電路允許消耗的最大功率為19.2W；
（3）只閉合S₁，移動(dòng)滑片P，使滑動(dòng)變阻器所消耗的功率為1.5W，此時(shí)小燈泡兩端的實(shí)際電壓是3V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功的計(jì)算、電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是歐姆定律和功率計(jì)算公式的靈活應(yīng)用情況．