Question

13．如圖所示電路，燈泡L上標(biāo)有“6V  0.5A”字樣，當(dāng)滑片移至a端，閉合S₁，S₂撥到1時，小燈泡正常發(fā)光，保持滑片位置不變，將S₂由1撥到2，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化了3V．求：
（1）電源電壓；
（2）R₀的值；
（3）把電壓表和燈泡交換位置，S₂撥到2，滑片移至中點時發(fā)現(xiàn)小燈泡又正常發(fā)光，將滑片移至b端，通電2min整個電路消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）（2）當(dāng)滑片移至a端，閉合S₁，S₂撥到1時，燈泡與R₀串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，燈泡正常發(fā)光時的電流和額定電流相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律表示出電源的電壓；保持滑片位置不變，將S₂由1撥到2，燈泡與R₀串聯(lián)，電壓表測燈泡與R₀兩端的電壓之和，電壓表示數(shù)的變化量即為R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值，進(jìn)一步求出電源的電壓；
（3）把電壓表和燈泡交換位置，S₂撥到2，滑片移至中點時，燈泡與$\frac{1}{2}$R_滑串聯(lián)，此時燈泡正常發(fā)光，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點求出滑動變阻器接入電路中的電阻，進(jìn)一步求出滑動變阻器的最大阻值，根據(jù)W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出將滑片移至b端通電2min整個電路消耗的電能．

解答 解：（1）（2）當(dāng)滑片移至a端，閉合S₁，S₂撥到1時，燈泡與R₀串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，且串聯(lián)電路中各處的電流相等、燈泡燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓：
U=I_L（R_L+R₀）=0.5A×（12Ω+R₀）
保持滑片位置不變，將S₂由1撥到2，燈泡與R₀串聯(lián)，電壓表測燈泡與R₀兩端的電壓之和，
則R₀兩端的電壓U₀=3V，R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω，
所以，電源的電壓：
U=I_L（R_L+R₀）=0.5A×（12Ω+6Ω）=9V；
（3）把電壓表和燈泡交換位置，S₂撥到2，滑片移至中點時，燈泡與$\frac{1}{2}$R_滑串聯(lián)，此時燈泡正常發(fā)光，
則電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{9V}{0.5A}$=18Ω，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
$\frac{1}{2}$R_滑=R-R_L=18Ω-12Ω=6Ω，
所以，R_滑=12Ω，
將滑片移至b端通電2min整個電路消耗的電能：
W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}+{R}_{滑}}$t=$\frac{（9V）^{2}}{12Ω+12Ω}$×2×60s=405J．
答：（1）電源電壓為9V；
（2）R₀的值為6Ω；
（3）把電壓表和燈泡交換位置，S₂撥到2，將滑片移至b端，通電2min整個電路消耗的電能為405J．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功公式的應(yīng)用，分清電路的連接方式和知道燈泡正常發(fā)光時的電流等于額定電流是關(guān)鍵．