Question

3．如圖所示，電源電壓保持不變，小燈泡L標(biāo)有“4V，1.6W”的字樣，設(shè)其電阻不隨溫度變化，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω．閉合S₁、S₃，斷開S₂時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光．求：
（1）小燈泡正常工作的電流．
（2）小燈泡的電阻．
（3）當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃都斷開，滑動(dòng)變阻器滑片P從b端向a端滑過四分之一時(shí)電路消耗的總功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡L標(biāo)有“4V，1.6W”的字樣，利用P=UI可求得小燈泡正常工作的電流；
（2）根據(jù)（1）求得的小燈泡正常工作的電流，利用I=$\frac{U}{R}$變形可求得小燈泡的電阻；
（3）閉合S₁、S₃，斷開S₂時(shí)，燈L與R₁并聯(lián)，U_總=U_L=4V，據(jù)此可知電源電壓．
當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃都斷開時(shí)，燈L與R₁串聯(lián)；根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)，可求得總電阻，再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得電路消耗的總功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，小燈泡正常工作的電流I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.6W}{4V}$=0.4A；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，小燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（3）閉合S₁、S₃，斷開S₂時(shí)，燈L與R₁并聯(lián)，U_總=U_L=4V
當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃都斷開時(shí)，燈L與R₁串聯(lián)；
滑動(dòng)變阻器滑片P從b端向a端滑過四分之一時(shí)R₁=（1-$\frac{1}{4}$）×20Ω=15Ω，
R_總=R_L+R₁=10Ω+15Ω=25Ω，
P_總=$\frac{{U}_{總}^{2}}{{R}_{總}}$=$\frac{{（4V）}^{2}}{25Ω}$=0.64W．
答：（1）小燈泡正常工作的電流為0.4A．
（2）小燈泡的電阻為10Ω．
（3）當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃都斷開，滑動(dòng)變阻器滑片P從b端向a端滑過四分之一時(shí)電路消耗的總功率為64W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，要注意燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等．