题目内容

6．如图所示电路中，电源电压恒定，小灯泡标有“12V 6W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），当S1、S2均闭合时，滑片P置于a端时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数是I=0.75A，求：
（1）灯泡正常发光时的电流和电阻；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）当S1闭合，S2断开，移动滑片P置于某一位置时，电压表的示数为4.8V，则滑动变阻器在5min内消耗的电能．

分析 （1）已知灯泡的额定电压、额定功率，根据I=$\frac{P}{U}$求出正常发光时的电流，根据R=$\frac{U}{I}$求出灯泡的电阻；
（2）当S1、S2均闭合，滑片P置于a端时，滑动变阻器与灯泡并联，根据小灯泡正常发光可知电源的电压；
根据并联电路的电流特点求出滑动变阻器上的电流，根据欧姆定律求滑动变阻器的最大电阻；
（3）当S1闭合，S2断开，滑动变阻器RaP部分与灯泡串联，根据欧姆定律和串联电路电压特点求出电路中的电流，根据P=I2R计算滑动变阻器在5min内消耗的电能．

解答 解：
（1）由P=UI得灯泡正常发光时的电流：
IL=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A；
由I=$\frac{U}{R}$得灯泡的电阻：
RL=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω；
（2）当S1、S2均闭合，滑片P置于a端时，滑动变阻器连入阻值最大，滑动变阻器与灯泡并联，此时小灯泡正常发光，
则电源的电压U=U额=U滑=12V；
并联电路干路电流等于各支路电流之和，
所以通过滑动变阻器的电流Iab=I-IL=0.75A-0.5A=0.25A；
由欧姆定律得：滑动变阻器的最大值Rab=$\frac{U}{{I}_{ab}}$=$\frac{12V}{0.25A}$=48Ω；
（3）当S1闭合，S2断开，滑动变阻器的RaP部分与灯泡串联，电压表测RaP部分两端电压，
UL′=U-UaP=12V-4.8V=7.2V，
所以IaP=IL′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{7.2V}{48Ω}$=0.15A，
由W=UIt得滑动变阻器在5min内消耗的电能：
W=4.8V×0.15A×5×60s=216J．
答：（1）灯泡正常发光时的电流为0.5A，电阻为24Ω；
（2）滑动变阻器的最大阻值为48Ω；
（3）当S1闭合，S2断开，移动滑片P置于某一位置时，电压表的示数为4.8V，则滑动变阻器在5min内消耗的电能216J．

点评 本题考查了串联电路的电流、电压特点和欧姆定律的计算；要正确分析电路结构，能根据灯泡正常发光，利用电功率公式确定电路中的电流和灯泡两端的电压是解决本题的关键．

练习册系列答案
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实验次数1234
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