Question

7．某科學興趣小組的同學在實驗室發(fā)現(xiàn)一個有趣的元件（如圖甲所示）：透明玻璃殼內有一個標有“6V 3W”字樣的小燈泡L和一個由一種半導體材料制成的導體R₀，A、B、C是其外露的三個接線柱．為進一步了解導體R₀的某些特征，他們使用了如圖乙所示電源電壓恒為6伏的實驗裝置，把導線M、N分別與A、C接線柱相連，閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片P，測得了一組電流表和電壓表的讀數(shù)，并繪制成圖丙所示曲線．求：

（1）小燈泡L的電阻？
（2）小燈泡正常工作時的電流？
（3）小黃在原來連線的基礎上（導線M、N分別與A、C接線柱相連），再用導線連接A、B兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到a端，此時電流表的示數(shù)是多少安培？
（4）若把導線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關S，把滑片P移到a端，分析圖丙，R₀消耗的電功率為0.48瓦時，則小燈泡消耗的電功率為多少？

Answer 1

分析 （1）由燈的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出燈絲電阻；
（2）利用歐姆定律求出燈正常工作時的電流；
（3）再用導線連接A、B兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到a端時，電阻R₀和燈L并聯(lián)，此時燈泡正常工作，通過燈泡的電流和額定電流相等，再從圖中找出當電壓為6V時通過R₀的電流值I₀，利用并聯(lián)電路的電流特點求電流表的示數(shù)；
（4）把導線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關S，把滑片P移到a端，畫出此時的等效電路圖，根據(jù)P=UI由圖丙讀出R₀電功率0.48W時通過它的電流和它兩端電壓，由P=UI計算燈泡消耗的電功率．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡的電阻：R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由歐姆定律可得燈泡正常工作時的電流：
I_L=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A；
（3）再用導線連接A、B兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到a端，電路連接情況如圖所示，

由圖知R₀與L并聯(lián)，電流表測干路電流，所以U₀=U=6V，此時燈正常發(fā)光，
由圖丙可知，通過R₀的電流：I₀=0.46A，
所以I=I₀+I_L=0.46A+0.5A=0.96A，此時電流表的示數(shù)為0.96A．
（4）把導線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關S，把滑片P移到a端，電路連接情況，如圖所示，

R₀與L串聯(lián)，由圖丙可知，當R₀兩端電壓為2V時，通過它的電流為0.24A，
由P=UI可知此時R₀的功率恰為0.48W，
串聯(lián)電路中電流處處相等，所以燈泡此時電流也為0.24A，
燈泡兩端電壓：U_L=U-U₀′=6V-2V=4V，
所以燈泡的實際功率；P_L=U_LI_L=4V×0.24A=0.96W．
答：（1）小燈泡L的電阻12Ω；
（2）小燈泡正常工作時的電流為0.5A；
（3）小黃在原來連線的基礎上，再用導線連接A、B兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到a端，此時電流表的示數(shù)是0.96A；
（4）若把導線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關S，把滑片P移到a端，R₀消耗的電功率為0.48瓦時，小燈泡消耗的電功率為0.96W．

點評 本題考查了學生對燈銘牌的理解和運用、串、并聯(lián)電路的特點、歐姆定律和電功率公式的應用，正確分析各種情況下電路連接情況是解題的關鍵，屬于難題．