Question

如圖甲所示，透明玻璃殼內有一個標有“6V  3W”字樣的小燈泡L和一個由某種金屬材料制成的電阻R，A、B、C是其外露的三個接線柱．圖乙為電源電壓恒為6V的實驗裝置，其中M、O、N為三個接線柱．用導線先把，M、N分別與A、B相連，再把O與M相連，閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片P，測得多組電壓表與電流表的讀數，并繪制成如圖丙所示的圖線．求：
（1）小燈泡L正常發光時的電阻．
（2）在原來連線的基礎上，再用導線連接A、C，閉合開關S，當把滑片P移到最左端時，電流表的示數是多少？
（3）拆除上述在A、B、C、M、O、N間所有連接導線．把M、O、N分別與A、B、C相連，閉合開關S，電流表示數為0.35A，此時滑動變阻器連入電路的電阻為2Ω，小燈泡消耗的實際功率為多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由燈泡的銘牌可知燈泡的額定電壓和額定功率，可利用公式R=計算出小燈泡L正常發光時的電阻．
（2）用導線連接A、C兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到左端時，滑動變阻器連入電路的電阻為0，電阻R和燈泡L并聯，電流表測量的是干路中的總電流，此時燈泡正常工作，通過燈泡的電流和額定電流相等，知道燈泡的額定電壓和額定功率可利用公式I=計算出燈泡正常工作時的電流；再從圖中找出當電壓為6V時通過電阻R的電流值I_R，利用并聯電路的電流特點求電流表的示數．
（3）把M、O、N分別與A、B、C相連，閉合開關S，此時滑動變阻器連入電路的電阻為2Ω，則電阻R、燈泡L和滑動變阻器串聯，電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，根據電路的特點可最終求出小燈泡消耗的電功率．
解答：解：（1）∵U_L=6V，P_L=3W，
∴燈泡的電阻為：
R_L==12Ω．
（2）用導線連接A、C兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到左端時，等效電路圖如圖所示：

從圖可知，電阻R和燈泡L并聯，電流表測量的是干路中的總電流，
當電壓為6V時，通過電阻R的電流值I_R為0.45A，此時燈泡正常發光，
而燈泡正常工作時的電流為：I_L===0.5A，
∴干路中的總電流為：I=I_L+I_R=0.45A+0.5A=0.95A．即電流表的示數為0.95A．
（3）把M、O、N分別與A、B、C相連，閉合開關S，此時滑動變阻器連入電路的電阻為2Ω，電阻R、燈泡L和滑動變阻器串聯，等效電路圖如圖所示：

此時電路中的電流為I′=0.35A，滑動變阻器兩端電壓為U_滑=I′R_滑=0.35A×2Ω=0.7V
由圖丙得對應0.35A的電阻R兩端電壓為2.5V，
燈泡兩端的電壓為：U_L實=6V-0.7V-2.5V=2.8V
則此時小燈功率為：P_L實=U_L實I′=2.8V×0.35A=0.98W．
答：（1）小燈泡L正常發光時的電阻為12Ω．
（2）此時電流表的示數為0.95A．
（3）小燈泡消耗的電功率為0.98W．
點評：本題考查了學生對燈銘牌的理解和運用、電路動態分析、串并聯電路的特點，歐姆定律、電功率的計算，以及從圖象上讀取有用信息的能力，是一道較難的題目．