Question

14．在如图所示的电路中，已知电源电压恒为10V，定值电阻R₀的阻值为10Ω，灯泡的额定电压为6V，不计灯丝阻值变化．当开关S₁、S₃断开，S₂闭合时，移动滑片P，灯泡正常发光时，电流表示数为0.6A；当开关S₁、S₂和S₃均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，滑动变阻器R消耗的电功率为5W．
（1）灯泡的额定功率．
（2）当只闭合开关S₁时，电流表的示数．
（3）当开关S₁，S₂、S₃全部闭合，滑片P置于中点时，电流表的示数．

Answer 1

分析 （1）当开关S₁、S₃断开，S₂闭合时，灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S₁时，电路为R₀的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电流表的示数；
（3）当开关S₁、S₂和S₃均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，R₀与$\frac{1}{2}$R并联，电流表测干路电流，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响得出通过R₀的电流，根据P=UI求出通过滑动变阻器R的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流．

解答 解：（1）开关S₁、S₃断开，S₂闭合时，灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，
因灯泡正常发光，电流表示数为0.6A，
所以，灯泡额定功率：
P_L=U_LI₁=6V×0.6A=3.6W；
（2）当只闭合开关S₁时，电路为R₀的简单电路，电流表测电路中的电流，
则电路中电流表的示数：
I₂=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{10V}{10Ω}$=1A；
（3）当开关S₁、S₂和S₃均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，R₀与$\frac{1}{2}$R并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过R₀的电流仍为I₂=1A，
由P=UI可得，通过滑动变阻器R的电流：
I_R=$\frac{{P}_{R}}{U}$=$\frac{5W}{10V}$=0.5A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流表的示数：
I=I_R+I₂=0.5A+1A=1.5A．
答：（1）灯泡的额定功率为3.6W；
（2）当只闭合开关S₁时，电流表的示数为1A；
（3）当开关S₁，S₂、S₃全部闭合，滑片P置于中点时，电流表的示数为1.5A．

点评 本题考查了并联电路的特点和电功率公式、欧姆定律的应用，分清电路的连接方式是解题的关键．