Question

7．某科學(xué)興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的元件（如圖甲所示）：透明玻璃殼內(nèi)有一個(gè)標(biāo)有“6V 3W”字樣的小燈泡L和一個(gè)由一種半導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)體R₀，A、B、C是其外露的三個(gè)接線柱．為進(jìn)一步了解導(dǎo)體R₀的某些特征，他們使用了如圖乙所示電源電壓恒為6伏的實(shí)驗(yàn)裝置，把導(dǎo)線M、N分別與A、C接線柱相連，閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，測(cè)得了一組電流表和電壓表的讀數(shù)，并繪制成圖丙所示曲線．求：

（1）小燈泡L的電阻？
（2）小燈泡正常工作時(shí)的電流？
（3）小黃在原來(lái)連線的基礎(chǔ)上（導(dǎo)線M、N分別與A、C接線柱相連），再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，此時(shí)電流表的示數(shù)是多少安培？
（4）若把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，分析圖丙，R₀消耗的電功率為0.48瓦時(shí)，則小燈泡消耗的電功率為多少？

Answer 1

分析 （1）由燈的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出燈絲電阻；
（2）利用歐姆定律求出燈正常工作時(shí)的電流；
（3）再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端時(shí)，電阻R₀和燈L并聯(lián)，此時(shí)燈泡正常工作，通過(guò)燈泡的電流和額定電流相等，再?gòu)膱D中找出當(dāng)電壓為6V時(shí)通過(guò)R₀的電流值I₀，利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求電流表的示數(shù)；
（4）把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，畫(huà)出此時(shí)的等效電路圖，根據(jù)P=UI由圖丙讀出R₀電功率0.48W時(shí)通過(guò)它的電流和它兩端電壓，由P=UI計(jì)算燈泡消耗的電功率．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡的電阻：R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由歐姆定律可得燈泡正常工作時(shí)的電流：
I_L=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A；
（3）再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，電路連接情況如圖所示，

由圖知R₀與L并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，所以U₀=U=6V，此時(shí)燈正常發(fā)光，
由圖丙可知，通過(guò)R₀的電流：I₀=0.46A，
所以I=I₀+I_L=0.46A+0.5A=0.96A，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.96A．
（4）把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，電路連接情況，如圖所示，

R₀與L串聯(lián)，由圖丙可知，當(dāng)R₀兩端電壓為2V時(shí)，通過(guò)它的電流為0.24A，
由P=UI可知此時(shí)R₀的功率恰為0.48W，
串聯(lián)電路中電流處處相等，所以燈泡此時(shí)電流也為0.24A，
燈泡兩端電壓：U_L=U-U₀′=6V-2V=4V，
所以燈泡的實(shí)際功率；P_L=U_LI_L=4V×0.24A=0.96W．
答：（1）小燈泡L的電阻12Ω；
（2）小燈泡正常工作時(shí)的電流為0.5A；
（3）小黃在原來(lái)連線的基礎(chǔ)上，再用導(dǎo)線連接A、B兩個(gè)接線柱，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，此時(shí)電流表的示數(shù)是0.96A；
（4）若把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開(kāi)關(guān)S，把滑片P移到a端，R₀消耗的電功率為0.48瓦時(shí)，小燈泡消耗的電功率為0.96W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)燈銘牌的理解和運(yùn)用、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，正確分析各種情況下電路連接情況是解題的關(guān)鍵，屬于難題．