Question

11．如圖所示，L是標(biāo)有“6V 6W”字樣的小燈泡，R是定值電阻，R₀是銘牌參數(shù)為“24Ω  2A”的滑動變阻器，設(shè)電源電壓保持不變，且燈泡電阻不隨溫度變化．
（1）求小燈泡的電阻值．
（2）閉合開關(guān)S₁，S₂，從右向左滑動滑片P，滑至最左端a點時，小燈泡恰能正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)為1.5A，求R的阻值．
（3）保持開關(guān)S₁閉合，斷開開關(guān)S₂，求在滑片P從左向右滑動過程中，燈泡消耗的最小功率．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；
（2）閉合開關(guān)S₁，S₂，從右向左滑動滑片P，滑至最左端a點時，燈泡與電阻R并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特和燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等可知電源的電壓，根據(jù)歐姆定律和并聯(lián)電路的電流特點求出R支路的電流，利用歐姆定律即可求出R的阻值；
（3）保持開關(guān)S₁閉合，斷開開關(guān)S₂，滑動變阻器和燈泡串聯(lián)，當(dāng)滑動變阻器的滑片滑到b端，滑動變阻器的最大阻值，電路的電流最小，燈泡消耗的最小功率．根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點和P=I²R求出燈泡消耗的最小功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S₁，S₂，從右向左滑動滑片P，滑至最左端a點時，燈泡與電阻R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，且燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，
所以，電源的電壓U=U_L=6V，
通過燈泡L的電流分別為：
I_L=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A，
根據(jù)并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和可知：
通過定值電阻R的電流I_R=I-I_L=1.5A-1A=0.5A；
由I=$\frac{U}{R}$得：R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（3）保持開關(guān)S₁閉合，斷開開關(guān)S₂，滑動變阻器和燈泡串聯(lián)，當(dāng)滑動變阻器的滑片滑到b端，滑動變阻器的最大阻值，電路的電流最小，燈泡消耗的最小功率．
則根據(jù)串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知：
R_總=R_L+R₀=6Ω+24Ω=30Ω，
電路的電流I′=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{6V}{30Ω}$=0.2A，
燈泡的功率P_min=（0.2A）²×6Ω=0.24W．
答：（1）小燈泡的電阻值為6Ω．
（2）R的阻值為12Ω．
（3）燈泡消耗的最小功率為0.24W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)的電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，根據(jù)已知條件找到滑動變阻器調(diào)節(jié)范圍，會靈活應(yīng)用歐姆定律和電功率公式．