Question

3．如图所示，电源电压恒为6V，小灯泡L的额定功率是6W，滑动变阻器R的最大阻值是20Ω，灯丝的电阻随温度的变化而变化．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于a端时，小灯泡正常发光．求：
（1）小灯泡正常发光时的电流；
（2）当滑动变阻器连入电路的电阻是5Ω时，电路中的电流是0.6A，此时小灯泡的电阻；
（3）当滑动变阻器的滑片P位于b端时，电流表的示数为0.25A，通电1min，电流通过小灯泡做的功．

Answer 1

分析 （1）分析清楚电路结构，根据电路结构求出灯泡两端电压，然后应用电功率公式求出灯泡正常发光时的电流．
（2）应用欧姆定律求出滑动变阻器两端电压，由串联电路特点求出灯泡两端电压，然后应用欧姆定律求出灯泡电阻．
（3）应用欧姆定律求出滑动变阻器两端电压，由串联电路特点求出灯泡两端电压，然后应用电功公式求出电流通过小灯泡做的功．

解答 解：由图示电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压；
（1）滑片置于a端时，只有灯泡接入电路，此时灯泡正常发光，
灯泡额定电压等于电源电压，由P=UI可知，
灯泡正常发光时的电流：I=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可知，滑动变阻器两端电压：
U_滑=I₁R_滑=0.6A×5Ω=3V，
灯泡两端电压：U_L=U-U_滑=6V-3V=3V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时灯泡电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{1}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
（3）滑片P位于b端时，滑动变阻器两端电压U_滑′=I′R_b′=0.25A×20Ω=5V，
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可得：
小灯泡两端电压U_L′=U-U_滑′=6V-5V=1V，
电流通过小灯泡做的功W=U_L′I′t=1V×0.25A×60s=15J．
答：（1）小灯泡正常发光时的电流是1A．
（2）当滑动变阻器连入电路中的电阻是5Ω时，电路中的电流是0.6A，此时小灯泡的电阻是5欧姆．
（3）当滑动变阻器的滑片P位于b端时，电压表的示数是1V，通电1min，电流通过小灯泡做的功是15J．

点评 本题是一道电学综合题，分析清楚电路结构，应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式可以解题．