Question

3．如圖所示，電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變，定值電阻R=20Ω，燈L標(biāo)有“8V　6.4W”字樣，電流表用0～0.6A量程，電壓表用0～15V量程．
（1）燈泡L的電阻為多少？
（2）開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，電源電壓為多少？
（3）將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，電流表的示數(shù)為0.4A，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為多少？

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出額定電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻；
（2）開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開(kāi)時(shí)，R與L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓；
（3）將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃時(shí)，R與滑動(dòng)變阻器的最大值并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流；根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過(guò)R的電流，再根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）根據(jù)P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6.4W}{8V}$=0.8A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{8V}{0.8A}$=10Ω；
（2）開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開(kāi)時(shí)，R與L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：U_L=IR_L=0.3A×10Ω=3V，
電源的電壓：U=U_R+U_L=6V+3V=9V；
（3）將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃時(shí)，R與滑動(dòng)變阻器的最大值并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流；
因?yàn)椴⒙?lián)電路中各支路兩端的電壓相等，因此電壓表電源電壓為6V；則通過(guò)R的電流：I_R=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A；
因?yàn)椴⒙?lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流：I_ab=I-I_R=0.4A-0.3A=0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：R_ab=$\frac{U}{{I}_{ab}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω．
答：（1）燈泡L的電阻為10Ω；
（2）開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂、S₃斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，電源電壓為9V；
（3）滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為60Ω．

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，綜合性強(qiáng)，有一定難度．