Question

如圖所示，燈L上標有“6V  3W”字樣（不考慮溫度對燈泡電阻的影響），電阻R₁=20Ω．求：
（1）燈泡的電阻；
（2）當開關S₁閉合，S₂、S₃都斷開時，燈L正常發光，電源電壓；
（3）開關S₁、S₂、S₃都閉合，且滑片P在b端時，電流表的示數為2.4A，滑動變阻器R₂的最大阻值；
（4）當開關S₁斷開，S₂、S₃都閉合，且滑片P在a、b間中點時，在1min內滑動變阻器產生的熱量．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知燈泡額定電壓與額定功率，由P=可求出燈泡電阻．
（2）開關S₁閉合，S₂、S₃都斷開，電阻R₁與燈泡L串聯；由燈泡正常發光，根據I=可求出電路電流；由串聯電路的特點和歐姆定律可求出電源電壓．
（3）開關S₁、S₂、S₃都閉合，燈泡L短路，電阻R₁與R₂并聯，滑片P在b端時，滑動變阻器全部阻值完全接入電路，已知電路總電流，由歐姆定律與并聯電路的特點可求出滑動變阻器的阻值．
（4）開關S₁斷開，S₂、S₃都閉合，且滑片P在a、b間中點時，只有滑動變阻器接入電路，且接入電路的阻值是總阻值的一半，由W=可求出滑動變阻器產生的熱量．
解答：解：（1）由題意知：燈泡的額定電壓U_L=6V，額定功率P_L=3W，燈泡電阻R_L===12Ω．
（2）燈泡正常發光，電路電流I===0.5A，電阻R₁與燈泡L串聯，
電源電壓U=I（R₁+R_L）=0.5A×（20Ω+12Ω）=16V．
（3）電路電流I_A=2.4A，電阻R₁與R₂并聯，由歐姆定律得：流過電阻R₁的電流I₁===0.8A，
流過電阻R₂的電流I₂=I_A-I₁=2.4A-0.8A=1.6A，電阻R₂的電阻值R₂===10Ω．
（4）滑片P在a、b間中點，滑動變阻器接入電路的電阻值R'₂===5Ω，
在t=1min=60s內，滑動變阻器產生的熱量Q=t=×60s=3072J．
答：（1）燈泡的電阻是12Ω．（2）電源電壓是16V．
（3）滑動變阻器R₂的最大阻值是10Ω．
（4）在1min內滑動變阻器產生的熱量是3072J．
點評：分析清楚電路結構，弄清各電路元件的串并聯關系，靈活地應用串并聯電路的特點、歐姆定律及電功公式，是解題的關鍵．