Question

15．如圖所示的電路中，小燈泡L上標有“6V 6W”字樣（忽略溫度對燈絲電阻的影響，電表為理想電表）
（1）求小燈泡正常發(fā)光時的電流和電阻；
（2）若電源端電壓是9V，閉合開關S₁和S₂，為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路的電阻的最小值是多少？
（3）若換一個端電壓未知但不變的電源，閉合開關S₁、斷開開關S₂，滑動變阻器的滑片從一處滑到另一處時，電壓表的示數(shù)由5V變化到1V，電流表的示數(shù)變化了0.4A，則R₀的阻值是多少？

Answer 1

分析 （1）由銘牌可知燈泡的額定電壓和額定功率，且額定電壓下燈泡正常發(fā)光，根據(jù)I=$\frac{P}{U}$求出正常發(fā)光時的電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻；
（2）當閉合開關S₁和S₂時，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，為了保證電路安全電路中的最大電流為燈泡的額定電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出接入電路的最小電阻；
（3）當閉合開關S₁、斷開開關S₂時，燈泡L與滑動變阻器、電阻R₀串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點判斷兩電表對應的示數(shù)，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律結合電源的電壓不變得出等式，聯(lián)立等式即可求出電阻R₀的阻值．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光時U_L=6V，P_L=6W，則
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6}{6}$=1A，
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω．
（2）當閉合開關S₁和S₂時，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，

為了保證電路安全，則電路中的最大電流I=I_L=1A，此時U_L=6V；
滑動變阻器兩端的電壓U₁=U-U_L=9V-6V=3V，
所以滑動變阻器接入電路電阻的最小值R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{3}{1}$=3Ω．
（3）當閉合開關S₁、斷開開關S₂時，燈泡L與滑動變阻器、電阻R₀串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，

根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，當滑動變阻器的滑片從一處（a）滑到另一處（b）時，U₁=5V變?yōu)閁₁′=1V，
則電路中的電流由I_a變?yōu)镮_b=I_a+0.4A；
因電源的電壓不變，
所以U=U₁+I_a（R_L+R₀）=U₁′+I_b（R_L+R₀）
即5V+I_a（6Ω+R₀）=1V+（I_a+0.4A）×（6Ω+R₀），
聯(lián)立等式可得：R₀=4Ω．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時的電流為1A，電阻為6Ω；
（2）若電源電壓是9V，閉合開關S₁和S₂，為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路的電阻的最小值是3Ω；
（3）R₀的阻值是4Ω．

點評 本題考查閉合電路歐姆定律的綜合應用，要注意正確分析電路特點，明確滑動變阻器的作用．