Question

5．如圖所示電路，燈泡L標有“6V3W”字樣，滑動變阻器的最大電阻值為12Ω，電源電壓恒定不變，當開關(guān)S閉合、S₁斷開，滑動變阻器的滑片P在a端時燈泡L正常發(fā)光，（燈絲電阻不受溫度影響）求：
（1）燈泡L正常發(fā)光時的電阻．
（2）當開關(guān)S閉合、S₁斷開，滑動變阻器的滑片P在b端時，通電1min燈泡L的燈絲產(chǎn)生的熱量．
（3）當開關(guān)S、S₁閉合，滑動變阻器的滑片P在a端時，電流表的示數(shù)為0.8A，此時R₁的電功率．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得其電阻；
（2）當開關(guān)S閉合、S₁斷開，滑動變阻器的滑片P在a端時，電路為燈泡的簡單電路，根據(jù)額定電壓下燈泡正常發(fā)光可知電源的電壓；滑動變阻器的滑片P在b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用Q=I²Rt求出通電1min燈泡L的燈絲產(chǎn)生的熱量；
（3）當開關(guān)S、S₁閉合，滑動變阻器的滑片P在a端時，燈泡L與定值電阻R₁并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出通過燈泡的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過R₁的電流，利用P=UI求出R₁的電功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當開關(guān)S閉合、S₁斷開，滑動變阻器的滑片P在a端時，電路為燈泡的簡單電路，
因燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U=U_L=6V，
滑動變阻器的滑片P在b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{12Ω+12Ω}$=0.25A，
通電1min燈泡L的燈絲產(chǎn)生的熱量
Q_L=I²R_Lt=（0.25A）²×12Ω×60s=7.5J；
（3）當開關(guān)S、S₁閉合，滑動變阻器的滑片P在a端時，燈泡L與定值電阻R₁并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，通過燈泡的電流：
I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過R₁的電流：
I₁=I-I_L=0.8A-0.5A=0.3A，
則R₁的電功率：
P₁=UI₁=6V×0.3A=1.8W．
答：（1）燈泡L正常發(fā)光時的電阻為12Ω；
（2）當開關(guān)S閉合、S₁斷開，滑動變阻器的滑片P在b端時，通電1min燈泡L的燈絲產(chǎn)生的熱量為7.5J；
（3）當開關(guān)S、S₁閉合，滑動變阻器的滑片P在a端時，電流表的示數(shù)為0.8A，此時R₁的電功率為1.8W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的應用，要注意燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．