Question

5．如圖所示，電源電壓為9V，并且保持不變，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣．求：
（1）燈泡的電阻和正常工作時(shí)的電流是多少？
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，要使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為多大？
（3）保持滑動(dòng)變阻器的位置不變，閉合S、S₁、S₂，此時(shí)電流表示數(shù)為2A，求R₀的阻值是多少？

Answer 1

分析 （1）小燈泡正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)I=$\frac{P}{U}$求出燈泡正常工作時(shí)的電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，燈L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，燈泡正常工作時(shí)的電流和額定電流相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值；
（3）保持滑動(dòng)變阻器的位置不變，閉合S、S₁、S₂，根據(jù)并聯(lián)特點(diǎn)，由歐姆定律求出R₀的電阻．

解答 解：（1）由題可知小燈泡正常工作時(shí)，
燈泡的電流I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，燈L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，燈泡正常工作，電路中的電流I=I_L=0.5A，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=9V-6V=3V，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω；
（3）保持滑動(dòng)變阻器的位置不變即R_滑=6Ω，閉合S、S₁、S₂，由圖可知，R_滑與R₀并聯(lián)，L未接入電路，電流表測干路電流I_總=2A，
通過滑動(dòng)變阻器的電流：I_滑=$\frac{U}{{R}_{滑}}$=$\frac{9V}{6Ω}$=1.5A，
R₀的電阻：R₀=$\frac{U}{{I}_{0}}$=$\frac{U}{{I}_{總}-{I}_{滑}}$=$\frac{9V}{2A-1.5A}$=18Ω
答：（1）燈泡的電阻為12Ω，正常工作時(shí)的電流是0.5A；
（2）當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，要使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為6Ω；
（3）保持滑動(dòng)變阻器的位置不變，閉合S、S₁、S₂，此時(shí)電流表示數(shù)為2A，R₀的阻值是18Ω．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路串并聯(lián)的辨別和知道燈泡正常工作時(shí)的電壓和額定電壓相等、此時(shí)的電流和額定電流相等．