Question

6．如图所示，灯泡L标有“6V，3W”字样，当开关S₁，S₂闭合，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，小灯泡恰好正常发光，电流表的示数为1A，（灯泡电阻不变）求：
（1）灯泡正常发光时的电流大小；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）当开关S₁闭合，S₂断开时，滑片移到变阻器的最左端，灯泡消耗的电功率多大？

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出灯泡正常发光时的电流；
（2）当开关S₁，S₂闭合，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，L与滑动变阻器最大阻值R并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点结合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通过滑动变阻器的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）根据欧姆定律求出灯泡的电阻，当开关S₁闭合，S₂断开时，滑片移到变阻器的最左端，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，根据电阻的并联和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=I²R求出灯泡消耗的电功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
（2）当开关S₁，S₂闭合，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，L与滑动变阻器最大阻值R并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以，电源的电压U=U_L=6V，
因并联电路中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：
I_R=I-I_L=1A-0.5A=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器的最大阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（3）灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
当开关S₁闭合，S₂断开时，滑片移到变阻器的最左端，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I′=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{12Ω+12Ω}$=0.25A，
灯泡的电功率：
P_L′=（I′）²R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W．
答：（1）灯泡正常发光时的电流为0.5A；
（2）滑动变阻器的最大阻值为12Ω；
（3）当开关S₁闭合，S₂断开时，滑片移到变阻器的最左端，灯泡消耗的电功率为0.75W．

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是电路连接方式的判断，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．