Question

19．如圖甲是電源電壓恒為6V的實驗裝置，其中A、B、C為三個接線柱．圖乙中燈泡L標有“6V 3W”字樣，R是由某種金屬材料制成的電阻，它的I-U關(guān)系如圖丙所示．求：

（1）燈泡L正常發(fā)光時的電阻時多少？
（2）用導(dǎo)線連接AM、AN及BO，閉合開關(guān)S，當變阻器的滑片P移動到右端時，電流表的示數(shù)是多少？
（3）拆除連接AN及BO的導(dǎo)線，再用導(dǎo)線連接BN、CO，閉合開關(guān)S，電流表示數(shù)為0.35A時，電壓表的示數(shù)為1.4V．此時，滑動變阻器連入電路的電阻和燈泡消耗的實際功率各是多少？

Answer 1

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=$\frac{{U}^{2}}{P}$計算出小燈泡L正常發(fā)光時的電阻．
（2）用導(dǎo)線連接AM、AN及BO，閉合開關(guān)S，把滑片P移到右端時，滑動變阻器連入電路的電阻為0，電阻R和燈泡L并聯(lián)，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=$\frac{P}{U}$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(lián)電路的電流特點求電流表的示數(shù)．
（3）拆除連接AN及BO的導(dǎo)線，再用導(dǎo)線連接BN、CO，閉合開關(guān)S，電阻R、燈泡L和滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表測量的是燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律即可求出滑動變阻器連入電路的電阻和小燈泡消耗的電功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω．
（2）用導(dǎo)線連接AM、AN及BO，閉合開關(guān)S，當變阻器的滑片P移動到右端時，等效電路圖如圖所示：

從圖可知，電阻R和燈泡L并聯(lián)，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(fā)光，
而燈泡正常工作時的電流為：I_L=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，
所以，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(shù)為0.95A．
（3）拆除連接AN及BO的導(dǎo)線，再用導(dǎo)線連接BN、CO，閉合開關(guān)S，電阻R、燈泡L和滑動變阻器串聯(lián)，等效電路圖如圖所示：

此時電路中的電流為I′=0.35A，
由圖丙得對應(yīng)0.35A的電阻R兩端電壓為U_R=2.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知：
滑動變阻器兩端電壓為U_滑=U-U_L實-U_R=6V-1.4V-2.5V=2.1V，
則由歐姆定律可知：此時滑動變阻器的連入電路的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.1V}{0.35A}$=6Ω；
小燈功率為：P_L實=U_L實I′=1.4V×0.35A=0.49W．
答：（1）小燈泡L正常發(fā)光時的電阻為12Ω．
（2）此時電流表的示數(shù)為0.95A．
（3）滑動變阻器的連入電路的阻值為6Ω；小燈泡消耗的電功率為0.49W．

點評 本題考查了學(xué)生對燈銘牌的理解和運用、電路動態(tài)分析、串并聯(lián)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．