Question

3．某科學(xué)興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的元件（如圖甲所示）：透明玻璃殼內(nèi)有一個(gè)標(biāo)有“6V 3W”字樣的小燈泡L（阻值不變）和一個(gè)由一種特殊金屬絲制成的導(dǎo)體R₀，A、B、C是其外露的三個(gè)接線柱．為進(jìn)一步了解導(dǎo)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(shí)驗(yàn)裝置：把導(dǎo)線M，N分別與A、C接線柱相連，閉合開關(guān)島移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，測(cè)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．

（1）小燈泡L的電阻值為12Ω，當(dāng)它正常工作時(shí)，通過的電流是0.5A．
（2）小明同學(xué)在原來連線的基礎(chǔ)上，再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端，此時(shí)電流表的示數(shù)是0.95A．
（3）若把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端．當(dāng)小燈泡消耗的電功率為1.08W時(shí)，導(dǎo)體R₀消耗的功率為0.72W．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡規(guī)格，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$和P=UI計(jì)算燈泡電阻和燈正常工作時(shí)的電流；
（2）再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端，畫出此時(shí)的等效電路圖（電阻R₀和燈L并聯(lián)），利用歐姆定律求I_L，再?gòu)膱D中找出當(dāng)電壓為6V時(shí)通過R₀的電流值I₀，利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求電流表的示數(shù)；
（3）把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端時(shí)，R₀與L串聯(lián)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡L兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電阻R₀兩端的電壓，根據(jù)圖象可知通過R₀的電流，利用P=UI可得導(dǎo)體R₀消耗的功率．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈絲電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
由P=UI可得燈正常工作時(shí)的電流：
I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
（2）再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端，變阻器接入電路的阻值為0，R₀與L并聯(lián)，U=U₀=U_L=6V，此時(shí)燈泡正常發(fā)光，
由圖丙可知：I₀=0.45A，
所以干路電流：I=I₀+I_L=0.45A+0.5A=0.95A，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.95A；
（3）把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端時(shí)，R₀與L串聯(lián)，
當(dāng)小燈泡消耗的電功率為1.08W時(shí)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡L兩端的電壓：
U_L′=$\sqrt{{P}_{L}′{R}_{L}}$=$\sqrt{1.08W×12Ω}$=3.6V，
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以電阻R₀兩端的電壓：
U₀′=U-U_L′=6V-3.6V=2.4V，
由圖象可知，此時(shí)通過R₀的電流I₀′=0.3A，
所以導(dǎo)體R₀消耗的功率為：
P₀=U₀′I₀′=2.4V×0.3A=0.72W．
故答案為：（1）12；0.5；（2）0.95；（3）0.72．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是正確識(shí)別電路，根據(jù)圖象讀出R₀兩端電壓對(duì)應(yīng)電流的判斷．