Question

19．如圖所示，R₂=120Ω，小燈泡L標(biāo)有“6V，3W”字樣，滑動(dòng)變阻器R₁的最大電阻為80Ω．當(dāng)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡正常發(fā)光，這時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為16Ω．下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 小燈泡的電阻為12Ω
• B． 電壓的示數(shù)為16V
• C． 當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)，電路消耗的最小電功率約4.08W
• D． 當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)，電路消耗的最小電功率約6.0W

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的變形公式即可求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，燈泡L與變阻器R₁串聯(lián)，電壓表測(cè)電源的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路消耗的總功率最小，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路消耗的最小電功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，小燈泡正常發(fā)光的電阻：R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；不正常發(fā)光時(shí)電阻不是12Ω，故A錯(cuò)；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，燈泡L與變阻器R₁串聯(lián)，電壓表測(cè)電源的電壓，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電壓表的示數(shù)：U=I（R_L+R₁）=0.5A×（12Ω+16Ω）=14V；故B錯(cuò)誤；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都閉合時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路消耗的總功率最小，
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，所以，電路中的總電阻：
R=$\frac{{R}_{1}′{R}_{2}}{{R}_{1}′+{R}_{2}}$=$\frac{80Ω×120Ω}{80Ω+120Ω}$=48Ω，
電路消耗的功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（14V）}{48Ω}$≈4.08W，故C正確，D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)時(shí)電路串并聯(lián)的辨別．