Question

14．如圖所示，電源電壓恒為9V，小燈泡L標(biāo)有“6V  3W”字樣，滑動變阻器R₁的阻值變化范圍為0～20Ω，電阻R₂的阻值為30Ω．
（1）小燈泡的電阻是多大？
（2）當(dāng)開關(guān)S₁與a點接通，開關(guān)S₂斷開時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使燈泡正常發(fā)光，此時滑動變阻器連入電路部分的電阻是多大？
（3）當(dāng)開關(guān)S₁與b點接通，開關(guān)S₂閉合時，調(diào)節(jié)滑動變阻器至電阻最大值，求電流表的示數(shù)是多少？R₂通電1min產(chǎn)生的熱量各是多少？

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁與a點接通，開關(guān)S₂斷開時，R₁與L串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出此時滑動變阻器連入電路部分的電阻；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁與b點接通，開關(guān)S₂閉合時，調(diào)節(jié)滑動變阻器至電阻最大值，R₂與R₁的最大阻值并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出通過兩電阻的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出電流表的示數(shù)，根據(jù)Q=I²Rt求出R₂通電1min產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁與a點接通，開關(guān)S₂斷開時，R₁與L串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，
所以，R₁兩端的電壓：U₁=U-U_L=9V-6V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$，即$\frac{3V}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{12Ω}$，
解得：R₁=6Ω；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁與b點接通，開關(guān)S₂閉合時，調(diào)節(jié)滑動變阻器至電阻最大值，R₂與R₁的最大阻值并聯(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，
所以，通過R₁、R₂的電流分別為：
I₁=$\frac{U}{{R}_{1大}}$=$\frac{9V}{20Ω}$=0.45A，I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{9V}{30Ω}$=0.3A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，干路電流表的示數(shù)：I=I₁+I₂=0.45A+0.3A=0.75A，
R₂通電1min產(chǎn)生的熱量：
Q₂=I₂²R₂t=（0.3A）²×30Ω×60s=162J．
答：（1）小燈泡的電阻為12Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁與a點接通，開關(guān)S₂斷開時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使燈泡正常發(fā)光，此時滑動變阻器連入電路部分的電阻是6Ω；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁與b點接通，開關(guān)S₂閉合時，調(diào)節(jié)滑動變阻器至電阻最大值，電流表的示數(shù)是0.75A，R₂通電1min產(chǎn)生的熱量是162J．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、焦耳定律的應(yīng)用，分清電路的連接方式和知道燈泡正常發(fā)光時的電壓等于額定電壓是關(guān)鍵．