Question

8．一只灯泡上标有“9V 3W”字样，把它跟滑动变阻器R（20Ω、2A）和安培表（0-0.6A）串联组成如图所示的电路，电源电压为15V．
（1）S₁闭合，S₂断开，调节滑动变阻器，当L正常发光时，安培表的示数是多少？
（2）滑片P的位置不变，再将S₂闭合，此时安培表的示数是多少？此时滑动变阻器消耗的电功率是多少？

Answer 1

分析 （1）电流表与灯泡串联，电流表的示数等于灯泡的额定电流；
（2）根据串联电路的电压关系，计算出滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律计算出其电阻；
当S₂闭合时，灯泡被短路，则可根据I=$\frac{U}{R}$计算出电路中的电流，由P=UI计算出滑动变阻器的电阻值．

解答 解：（1）S₁闭合，S₂断开时，灯泡、滑动变阻器串联，灯泡正常发光，由P=UI可得，电路中的电流：I=I_额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{9V}$=$\frac{1}{3}$A≈0.33A；
（2）S₁闭合，S₂断开时，滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_额=15V-9V=6V；
由I=$\frac{U}{R}$得，滑动变阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V}{\frac{1}{3}A}$=18Ω
将S₂闭合后，灯泡被短路，则滑动变阻器两端的电压U_滑=U=15V；
则此时电路中的电流I′=$\frac{{U}_{滑}′}{{R}_{滑}}$=$\frac{15V}{18Ω}$=$\frac{5}{6}$A≈0.83A
则P_滑=U_滑′I′=15V×$\frac{5}{6}$A=12.5W．
答：（1）当L正常发光时，安培表的示数是0.33A；
（2）再将S₂闭合，安培表的示数是0.83A；此时滑动变阻器消耗的电功率是12.5W．

点评 本题主要考查了欧姆定律在串联中的应用及电功率的计算，在掌握基本公式的同时，也要注意物理量的统一性，能够计算出滑动变阻器的电压值是解决问题的关键．