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(dòng)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(diǎn)接通，開關(guān)S₂斷開時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡正常發(fā)光，此時(shí)滑動(dòng)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(diǎn)接通，開關(guān)S₂閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(diǎn)接通，開關(guān)S₂斷開時(shí)，R₁與L串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路部分的電阻；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁與b點(diǎn)接通，開關(guān)S₂閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至電阻最大值，R₂與R₁的最大阻值并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)接通，開關(guān)S₂斷開時(shí)，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(diǎn)接通，開關(guān)S₂閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至電阻最大值，R₂與R₁的最大阻值并聯(lián)，電流表測(cè)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(diǎn)接通，開關(guān)S₂斷開時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡正常發(fā)光，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路部分的電阻是6Ω；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁與b點(diǎn)接通，開關(guān)S₂閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)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(shí)的電壓等于額定電壓是關(guān)鍵．