Question

5．如圖所示，電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變，定值電阻R=20Ω，燈L標有“8V 6.4W”字樣，電流表用0-0.6A量程，電壓表用0～15V量程．
（1）燈泡L的電阻為多少？
（2）開關S₁閉合，S₂、S₃斷開時，電壓表的示數為6V，電源電壓為多少？
（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S₁、S₂、S₃時，電流表的示數為0.6A，滑動變阻器的最大電阻為多少？

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據P=UI求出額定電流，根據歐姆定律求出電阻；
（2）開關S₁閉合，S₂、S₃斷開時，R與L串聯，電壓表測R兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，利用串聯電路的電壓特點求出電源的電壓；
（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S₁、S₂、S₃時，R與滑動變阻器的最大值并聯，電流表測干路電流，根據并聯電路的電壓特點和歐姆定律求出通過R的電流，再根據并聯電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，利用歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）根據P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L額=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{6.4W}{8V}$=0.8A，
根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{8V}{0.8A}$=10Ω；
（2）開關S₁閉合，S₂、S₃斷開時，R與L串聯，電壓表測R兩端的電壓，
因為串聯電路中各處的電流相等，
所以電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A，
此時燈泡兩端的電壓：
U_L=IR_L=0.3A×10Ω=3V，
因為串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以電源的電壓：
U=U_R+U_L=6V+3V=9V；
（3）將滑動變阻器的滑片移到b端，閉合開關S₁、S₂、S₃時，R與滑動變阻器的最大值并聯，電流表測干路電流，
因為并聯電路中各支路兩端的電壓相等，
所以通過R的電流：
I_R=$\frac{U}{R}$=$\frac{9V}{20Ω}$=0.45A，
因為并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以通過滑動變阻器的電流：
I_ab=I-I_R=0.6A-0.45A=0.15A，
滑動變阻器的最大阻值：
R_ab=$\frac{U}{{I}_{ab}}$=$\frac{9V}{0.15A}$=60Ω；
答：（1）燈泡L的電阻為10Ω；
（2）電源電壓為9V；
（3）滑動變阻器的最大電阻為60Ω．

點評 本題考查了串聯電路和并聯電路的特點以及歐姆定律公式的靈活應用，關鍵是開關閉合、斷開時電路串并聯的辨別，要注意在確保電路安全的情況下電路最大電流的確定．