Question

4．如圖所示電路，電源電壓保持不變，定值電阻R₁=15Ω，燈泡的額定功率為1.5W．（不考慮燈絲電阻隨溫度改變）
（1）只閉合開關(guān)S₁，將滑動變阻器的滑片移至最左端時，電流表的示數(shù)為0.6A，求電源電壓；
（2）只閉合開關(guān)S₂，當移動滑動變阻器的滑片使燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)為0.5A，求滑動變阻器此時接入電路的阻值；
（3）只閉合開關(guān)S₂，當移動滑片使滑動變阻器接入電路的阻值為24Ω時，求此時電燈L消耗的實際功率．

Answer 1

分析 （1）只閉合開關(guān)S₁，將滑動變阻器的滑片移至最左端時，電路為R₁的簡單電路，電流表測通過R₁的電流，根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR求出電源電壓；
（2）只閉合開關(guān)S₂，燈泡L與R₂串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$求出電路中的總電阻，
根據(jù)P=I²R的變形公式求出燈泡的電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器此時接入電路的阻值；
（3）只閉合開關(guān)S₂，當移動滑片使滑動變阻器接入電路的阻值為24Ω時，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出此時電燈L消耗的實際功率．

解答 解：（1）只閉合開關(guān)S₁，將滑動變阻器的滑片移至最左端時，
電路為R₁的簡單電路，電流表測通過R₁的電流I₁=0.6A，
由I=$\frac{U}{I}$得，電源的電壓：
U=I₁R₁=0.6A×15Ω=9V．
（2）只閉合開關(guān)S₂，燈泡L與R₂串聯(lián)，電流表測電路中的電流I₂=0.5A，
由I=$\frac{U}{I}$得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{9V}{0.5A}$=18Ω，
因燈泡正常發(fā)光，所以燈泡的實際功率就等于額定功率，P=P_額=1.5W，
由P=I²R可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{P}{{I}_{2}^{2}}$=$\frac{1.5W}{（0.5A）^{2}}$=6Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以滑動變阻器此時接入電路的阻值：
R₂=R-R_L=18Ω-6Ω=12Ω．
（3）只閉合開關(guān)S₂，當移動滑片使滑動變阻器接入電路的阻值為24Ω時，
此時電路中的總電阻R′=R_L+R₂′=6Ω+24Ω=30Ω，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電路中的電流：
I=$\frac{U}{R′}$=$\frac{9V}{30Ω}$=0.3A，
此時電燈L消耗的實際功率：
P′=I²R_L=（0.3A）²×6Ω=0.54W．
答：（1）電源電壓為9V；
（2）只閉合開關(guān)S₂，當移動滑動變阻器的滑片使燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器此時接入電路的阻值為12Ω；
（3）只閉合開關(guān)S₂，當移動滑片使滑動變阻器接入電路的阻值為24Ω時，此時電燈L消的實際功率0.54W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點、歐姆定律及電功率公式的靈活應用，要注意燈泡正常發(fā)光時的功率和額定功率相等，綜合性強，有一定的難度．