题目内容
9．
在如图所示的电路中，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变，电源电压U=6V，R1=6Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为20Ω，小灯泡R2标有（6V 3W）字样，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．（1）小灯泡R2正常工作时的电阻是多少？
（2）闭合开关S1、S2和S3后，通电10秒钟，整个电路消耗的电能是多大？
（3）在不损坏各元件的情况下，只闭合开关S2时，电路消耗的功率变化范围是多少？
分析 （1）已知灯泡额定电压与额定功率，应用电功率公式可以求出灯泡正常发光时的电阻．
（2）分析清楚电路结构，应用并联电路特点与电功公式求出电路消耗的电能．
（3）分析清楚电路结构，应用串联电路特点、欧姆定律与电功率公式求出电路的最大与最小功率，然后确定功率变化范围．
解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，灯泡电阻：RL=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由图示电路图可知，闭合开关S1、S2和S3后，R1与R2并联，
灯泡两端电压等于电源电压，等于灯泡额定电压，灯泡正常发光，
t=10s，电路消耗的电能：W=W1+W2=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$t+PL额t=$\frac{（6V）^{2}}{6Ω}$×10s+3W×10s=90J；
（3）由图示电路图可知，只闭合开关S2时，R2与R3串联，电压表测R3两端电压，
滑片在最左端时滑动变阻器接入电路的阻值为零，只有灯泡接入电路，
此时电路功率最大，灯泡正常发光，电路最大功率：Pmax=PL额=3W，
电压表示数等于其量程3V时电路消耗的电功率最小，此时电路电流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{U-{U}_{3}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V-3V}{12Ω}$=0.25A，
电路最小功率：Pmin=UI=6V×0.25A=1.5W；
答：（1）小灯泡R2正常工作时的电阻是12Ω．
（2）闭合开关S1、S2和S3后，通电10秒钟，整个电路消耗的电能是90J．
（3）在不损坏各元件的情况下，只闭合开关S2时，电路消耗的功率变化范围是1.5W～3W．
点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的辨别，要注意最大和最小功率的确定．
名校课堂系列答案
①由图甲可知，凸透镜的焦距是15.0cm．
②如图乙所示，若在光屏上（光屏未画出）能得到清晰放大的烛焰实像，则蜡烛可置于透镜左边a、b、c、d四点中c点．此成像原理可用在投影仪上（选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”）
（2）小刚通过实验探究冰的熔化规律．
①实验前小刚观察到的温度计的示数如图丙所示，温度计的示数为26℃
②实验中持续加热，每分钟记录一次实验数据，如下表所示．根据表中的数据可知冰是晶体（选填“晶体”或“非晶体”），冰的熔点是0℃．
| 时间/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 温度/℃ | -4 | -2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 |
如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L上样有“4V2W”字样，已知滑动变阻器R的最大阻值为16欧，电流表的量程为0-0.6A，电压表的量程为0-3V．灯泡电阻不随温度变化，求：
小明用图示装置探究凸透镜成像的规律，所用凸透镜焦距为10cm．
如图1所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变．闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图2所示，则下列说法正确的是（ ）| A． | 电源电压为2V | B． | R1的阻值为10Ω | ||
| C． | R2的最大阻值为10Ω | D． | R2消耗的最大功率是0.45W |
在如图所示的电路中，电源电压保持不变．闭合开关S，电路正常工作，过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表的有示数，故障出现在电阻R和灯L上，则电阻R不一定（填“一定”或“不一定”）开路，灯L可能（填“可能”或“不可能”）短路．