Question

如圖所示，R₁=20Ω，電源電壓是15V，燈L標有“10V、5W”，滑動變阻器的最大阻值為40Ω，設電源電壓和燈絲電阻不變．求：
（1）閉合S、S₁，斷開S₂，調節滑片P使燈正常發光，滑動變阻器連入電路中的阻值是多少？
（2）當S、S₁、S₂都閉合時，將滑片P移動到b端時，則燈L的實際功率是多少？電流表的示數是多少？（要求畫出該問的等效電路圖，然后計算）．

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合S、S₁，斷開S₂時，燈泡L與滑動變阻器串聯，燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據I=求出燈泡的額定電流即為電路中的電流，根據串聯電路的電流特點求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出接入電路的電阻．
（2）當S、S₁、S₂都閉合時，將滑片P移動到b端時，燈泡與R₁并聯后與R₂的最大阻值串聯，電流表測電路中的總電流；先根據電阻的并聯求出并聯部分的總電阻，根據電阻的串聯求出電路中的總電阻，根據歐姆定律求出電路中的電流和并聯部分的電壓，再根據并聯電路的電壓特點和P=燈泡的實際功率．
解答：解：（1）閉合S、S₁，斷開S₂時，等效電路圖如下圖所示：

∵燈泡正常發光時，U_L=10V，P_L=5W，
∴電路中的電流I=I_L===0.5A，
燈泡的電阻R_L===20Ω，
滑動變阻器兩端的電壓U₂=15V-10V=5V，
所以R₂===10Ω；
（2）當S、S₁、S₂都閉合時，將滑片P移動到b端時，等效電路圖如下圖所示：

燈泡與R₁并聯后的總電阻R_并===10Ω，
電路中的總電阻R_總=R_2max+R_并=40Ω+10Ω=50Ω，
電路中的電流I===0.3A，即電流表的示數為0.3A；
燈泡兩端的電壓U_L實=U_并=IR_并=0.3A×10Ω=3V，
燈泡的實際功率P_L實===0.45W．
答：（1）閉合S、S₁，斷開S₂，調節滑片P使燈正常發光，滑動變阻器連入電路中的阻值是10Ω；
（2）當S、S₁、S₂都閉合時，將滑片P移動到b端時，則燈L的實際功率是0.45W，電流表的示數是0.3A．
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、電功率公式的靈活運用，根據題意畫出兩種情況的等效電路圖是解決本題的關鍵，難點是正確分析混聯電路的特點和相關的計算．