Question

學(xué)校電學(xué)興趣小組設(shè)計了如圖所示的實驗電路，小燈泡L上標有“2.5V 0.5A”，滑動變阻器R標有“15Ω 1A“．當把滑動變阻器滑片P移到最右端，閉合S₁、S₂、S₃時，電壓表示數(shù)為6V．問：
（1）電源電壓是多大？此時電流表示數(shù)是多大？
（2）當斷開S₃時，發(fā)現(xiàn)小燈泡L發(fā)光較暗，若要使小燈泡L正常發(fā)光，應(yīng)該進行怎樣的操作？
（3）當小燈泡L正常發(fā)光時，滑動變阻器R消耗的電功率是多少？

Answer 1

解：（1）當把滑動變阻器滑片P移到最右端，閉合S₁、S₂、S₃時，電路為滑動變阻器最大阻值的簡單電路，電壓表測電源的電壓，
∴電源電壓U=6V，
根據(jù)歐姆定律可得，電流表的示數(shù)：
I===0.4A；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
當斷開S₃時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，此時燈泡發(fā)光較暗，
要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)減小滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片右移，增大電壓表的示數(shù)，直至達到3.5V為止；
（3）∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴當小燈泡L正常發(fā)光時，滑動變阻器消耗的電功率：
P_R=U_RI_R=U_RI_L=3.5V×0.5A=1.75W．
答：（1）電源電壓是6V，此時電流表示數(shù)是0.4A；
（2）向右移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于3.5V；
（3）當小燈泡L正常發(fā)光時，滑動變阻器R消耗的電功率是1.75W．
分析：（1）當把滑動變阻器滑片P移到最右端，閉合S₁、S₂、S₃時，電路為滑動變阻器最大阻值的簡單電路，電流表測電路中的電流，電壓表測電源的電壓，據(jù)此可知電源的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓，當斷開S₃時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，發(fā)現(xiàn)小燈泡L發(fā)光較暗，說明電路中的電流較小，要使小燈泡正常發(fā)光應(yīng)減小滑動變阻器接入電路中的電阻，增大燈泡兩端的電壓，直至達到額定電壓為止；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=UI求出滑動變阻器消耗的電功率．
點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時電路連接方式的辨別和知道燈泡正常發(fā)光時的電壓與額定電壓相等．