Question

16．如图所示，电源电压保持不变，灯丝电阻不受温度影响，滑动变阻器的最大电阻为12Ω．当S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，电压表示数为6V；当S、S₁都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电流表的示数为2A．
（1）当S、S₁都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是多少？
（2）电源电压是多少？
（3）S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是多少？

Answer 1

分析 （1）当S、S₁闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电压表测量电流表两端的电压，电压表测量电流表两端电压，根据电流表相当于导线判断电压表的示数；
（2）当S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路电流；根据串联电路电压规律表示出电源电压；
S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电流表测量干路电流；根据并联电路电流规律表示出电流关系；
联立关系式即可求出电源电压和灯泡的阻值；
（3）S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，直接根据W=I²Rt即可求出灯L在10min内消耗的电能．

解答 解：
（1）当S、S₁闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电压表测量电流表两端的电压，因为电流表的内阻很小，所以电压表的时数为零（几乎为零）．
（2）当S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路电流；
电路中的电流：I=I_R=$\frac{{U}_{a}}{R}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A；
设灯L的电阻为R_L，电源电压为U；
由串联电路电压规律和欧姆定律可得：U_a+IR_L=U，即6V+0.5A×R_L=U------①
当S、S₁都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电流表测量干路电流；
由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则I=I_L+I_滑，即$\frac{U}{{R}_{L}}$+$\frac{U}{12Ω}$=2A-----②
联立①②解得：U=12V，R_L=12Ω；
（3）当S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，此时电路电流为0.5A；
则灯L在10min内消耗的电能：W_L=I²R_Lt=（0.5A）²×12Ω×10×60s=1800J．
答：（1）当S、S₁都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是0；
（2）电源电压是12V；
（3）S闭合，S₁断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是1800J．

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用，关键是两开关闭合后滑片位于不同的端点时电路连接方式的判断．