Question

【題目】如圖所示,電源電壓可調,小燈泡上標有“6V，3W”的字樣(不考慮溫度對小燈泡電阻的影響),電流表量程0~0.6A.電壓表量程0~3V,滑動變阻器規格為“20Ω，1A”。 求：

(1)小燈泡正常發光時,通過燈泡的電流多大?

(2)小燈泡正常發光100 s,消耗電能多少?

(3)電源電壓調至6 V,閉合開關S1和S2,移動滑動變阻器滑片P使小燈泡正常發光,電流表示數為0.6 A.求R0的阻值是多少?

(4)電源電壓調至8 V,斷開開關S1,閉合開關S2,為了保證電路安全,求滑動變阻器的阻值變化范圍。

Answer 1

【答案】(1) 0.5A；(2) 300J；(3) 60Ω；(4) 4Ω7.2Ω。

【解析】

(1)小燈泡正常發光時，通過燈泡的電流

===0.5A

(2)小燈泡正常發光100 s，消耗電能

W=t=3W100s=300J

(3)閉合開關S1和S2，燈泡L與滑動變阻器R串聯后再與R0并聯，電流表測干路電流，電壓表測R兩端的電壓，因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，且串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，燈泡正常發光時，滑動變阻器滑片P應滑到左端，電壓表的示數為0V，此時通過燈泡的電流IL==0.5A，因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過R0的電流：

I0=IIL=0.6A0.5A=0.1A

由I=可得，R0的阻值：

R0===60Ω

(4)小燈泡電阻不受溫度影響，所以燈泡的電阻為

RL===12Ω

斷開開關S1，閉合開關S2，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，因電源的電壓U′>U額，所以，燈泡正常發光時，電路中的電流最大，即I大=0.5A，此時電路中的總電阻：

R總===16Ω

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：

R小=R總RL=16Ω12Ω=4Ω

當電壓表的示數UR大=3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，L兩端的電壓：

U′L=U′UR大=8V3V=5V

因串聯電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：

I′===A

滑動變阻器接入電路中的最大阻值：

R===7.2Ω

答：(1)小燈泡正常發光時，通過燈泡的電流是0.5A；

(2)小燈泡正常發光100 s，消耗電能是300J；

(3) R0的阻值是60Ω；

(4)滑動變阻器的阻值變化范圍為4Ω7.2Ω。