Question

13．如圖所示，L是“6V　3W”的小燈泡，定值電阻R₁=20Ω，R₂是滑動(dòng)變阻器，設(shè)電源電壓和燈絲電阻始終不變．
（1）求小燈泡的電阻；
（2）閉合S、S₁，滑片P在a點(diǎn)時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，電流表的讀數(shù)是多少？
（3）閉合S、斷開(kāi)S₁，滑片P在b點(diǎn)時(shí)，電壓表的讀數(shù)是3.6V，求變阻器的最大阻值及此時(shí)小燈泡實(shí)際消耗的電功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意，小燈泡電阻不變，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計(jì)算；
（2）閉合S、S₁，分析電路連接，根據(jù)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的規(guī)律解題；
（3）閉合S、斷開(kāi)S₁，滑片P在b點(diǎn)時(shí)，分析電路連接，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，由R=$\frac{U}{I}$和P=UI求解．

解答 解：（1）小燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）閉合S、S₁，滑片P在a點(diǎn)時(shí)，由圖可知，R₁與L并聯(lián)接入電路，R₂接入電路的電阻為零，電流表測(cè)干路電流，電壓表被短路，
由題可知，小燈泡正常發(fā)光，所以電源電壓U=U₁=U_額=6V；
電流表示數(shù)即干路電流：I=I₁+I_額=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$+$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6V}{20Ω}$+$\frac{3W}{6V}$=0.3A+0.5A=0.8A；
（3）閉合S、斷開(kāi)S₁，滑片P在b點(diǎn)時(shí)，由圖可知，R₂接入電路中的電阻最大R_大且與L串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，即U₂=3.6V；
L兩端電壓：U_L=U-U₂=6V-3.6V=2.4V，
電路中電流：I'=I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.4V}{12Ω}$=0.2A，
變阻器的最大阻值：R_大=$\frac{{U}_{2}}{I'}$=$\frac{3.6V}{0.2A}$=18Ω，
此時(shí)小燈泡實(shí)際消耗的電功率：P_L=U_LI'=2.4V×0.2A=0.48W．
答：（1）小燈泡的電阻為12Ω；
（2）閉合S、S₁，滑片P在a點(diǎn)時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，電流表的讀數(shù)是0.8A；
（3）閉合S、斷開(kāi)S₁，滑片P在b點(diǎn)時(shí)，變阻器的最大阻值為18Ω，此時(shí)小燈泡實(shí)際消耗的電功率為0.48W．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)開(kāi)關(guān)的組合使電路的連接方式發(fā)生改變，要掌握串并聯(lián)電路的規(guī)律，會(huì)運(yùn)用歐姆定律和功率公式．