Question

13．如图所示，电路中电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R=20Ω，灯L标有“8V6.4W”字样，电流表用0～0.6A量程，电压表用0～15V量程．
（1）灯泡L的电阻为多少？
（2）开关S₁闭合，S₂、S₃断开时，电压表的示数为6V，电源电压为多少？
（3）当只闭合开关S₁、S₂时，移动滑动变阻器的滑片，使灯L正常发光．滑动变阻器消耗的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI求出额定电流，根据欧姆定律求出电阻；
（2）开关S₁闭合，S₂、S₃断开时，R与L串联，电压表测R两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出灯泡两端的电压，利用串联电路的电压特点求出电源的电压；
（3）当只闭合开关S₁、S₂时，R与滑动变阻器并联，后与灯泡串联，根据灯泡正常发光得出灯泡两端的电压及干路中的电流，从而计算出变阻器两端的电压，由并联电路的电流规律得出变阻器中的电流，从而可计算出变阻器的功率．

解答 解：（1）根据P=UI可得，灯泡的额定电流：
I_L额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{6.4W}{8V}$=0.8A，
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{8V}{0.8A}$=10Ω；
（2）开关S₁闭合，S₂、S₃断开时，R与L串联，电压表测R两端的电压，
串联电路中各处的电流相等，
电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A，
此时灯泡两端的电压：
U_L=IR_L=0.3A×10Ω=3V，
串联电路中总电压等于各分电压之和，
电源的电压：U=U_R+U_L=6V+3V=9V；
（3）当只闭合开关S₁、S₂时，R与滑动变阻器并联，后与灯泡串联，灯L正常发光，则U_ab=U-U_L=1V；
由（1）知，I_L=0.8A；
通过电阻R的电流I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1V}{20Ω}$=0.05A；
则变阻器的电流I_ab=I_L-I_R=0.8A-0.05A=0.75A；
所以滑动变阻器消耗的功率是：P_ab=U_abI_ab=1V×0.75A=0.75W．
答：（1）灯泡L的电阻为10Ω；
（2）电源电压为9V；
（3）当只闭合开关S₁、S₂时，滑动变阻器消耗的功率是0.75W．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别，要注意在确保电路安全的情况下电路最大电流的确定．