Question

16．如圖所示，電源電壓保持不變，燈絲電阻不受溫度影響，滑動(dòng)變阻器的最大電阻為12Ω．當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，電壓表示數(shù)為6V；當(dāng)S、S₁都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，電流表的示數(shù)為2A．
（1）當(dāng)S、S₁都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？
（2）電源電壓是多少？
（3）S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，燈L在10min內(nèi)消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)S、S₁閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，燈L與R并聯(lián)，電壓表測量電流表兩端的電壓，電壓表測量電流表兩端電壓，根據(jù)電流表相當(dāng)于導(dǎo)線判斷電壓表的示數(shù)；
（2）當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，燈L與R串聯(lián)，電壓表測量R兩端的電壓，電流表測量電路電流；根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律表示出電源電壓；
S、S1都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，燈L與R并聯(lián)，電流表測量干路電流；根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律表示出電流關(guān)系；
聯(lián)立關(guān)系式即可求出電源電壓和燈泡的阻值；
（3）S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，燈L與R串聯(lián)，直接根據(jù)W=I²Rt即可求出燈L在10min內(nèi)消耗的電能．

解答 解：
（1）當(dāng)S、S₁閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，燈L與R并聯(lián)，電壓表測量電流表兩端的電壓，因?yàn)殡娏鞅淼膬?nèi)阻很小，所以電壓表的時(shí)數(shù)為零（幾乎為零）．
（2）當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，燈L與R串聯(lián)，電壓表測量R兩端的電壓，電流表測量電路電流；
電路中的電流：I=I_R=$\frac{{U}_{a}}{R}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A；
設(shè)燈L的電阻為R_L，電源電壓為U；
由串聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律可得：U_a+IR_L=U，即6V+0.5A×R_L=U------①
當(dāng)S、S₁都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，燈L與R并聯(lián)，電流表測量干路電流；
由于并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，則I=I_L+I_滑，即$\frac{U}{{R}_{L}}$+$\frac{U}{12Ω}$=2A-----②
聯(lián)立①②解得：U=12V，R_L=12Ω；
（3）當(dāng)S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，燈L與R串聯(lián)，此時(shí)電路電流為0.5A；
則燈L在10min內(nèi)消耗的電能：W_L=I²R_Lt=（0.5A）²×12Ω×10×60s=1800J．
答：（1）當(dāng)S、S₁都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片P在b端時(shí)，電壓表的示數(shù)是0；
（2）電源電壓是12V；
（3）S閉合，S₁斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P在a端時(shí)，燈L在10min內(nèi)消耗的電能是1800J．

點(diǎn)評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是兩開關(guān)閉合后滑片位于不同的端點(diǎn)時(shí)電路連接方式的判斷．