Question

【题目】如图所示的电路，灯泡L标有“6V“的字样，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，当闭合S1 ， 断开S2 ， 灯泡L恰好正常发光，电流表示数为0.2A；当断开S1 ， 闭合S2 ， 且滑动变阻器的滑片移到最右端时，电压表读数为4V（假设灯丝电阻不变）求：
（1）电源电压；
（2）R0的阻值；
（3）当S1、S2同时闭合，且滑动变阻器的滑片移到最左端．通电5min整个电路消耗的电能．

Answer 1

【答案】
（1）解：当闭合S1，断开S2，电路只有灯泡有电流通过，

已知U额=6V且灯泡正常发光，

所以，电源电压：U=U额=6V；

答：电源电压为6V；

（2）解：当断开S1，闭合S2，且滑动变阻器的滑片移到最右端时，定值电阻R0和整个滑动变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，

定值电阻两端电压：U0=U﹣UR=6V﹣4V=2V，

由串联分压规律可得： = = = ，

所以R0的阻值：R0= R= ×20Ω=10Ω；

答：R0的阻值为10Ω；

（3）解：由I= 可得，灯泡的电阻：RL= = =30Ω；

当S1、S2同时闭合，且滑动变阻器的滑片移到最左端，灯泡和定值电阻R0并联，

电路的总电阻：R并= = =7.5Ω；

通电5min整个电路消耗的电能：W总= t= ×5×60s=1440J．

答：通电5min整个电路消耗的电能为1440J．

【解析】（1）当闭合S1，断开S2，电路只有灯泡有电流通过．已知灯泡额定电压并且此时灯泡恰好正常发光，可以得到电源电压；（2）当断开S1，闭合S2，且滑动变阻器的滑片移到最右端时，定值电阻和整个滑动变阻器串联．已知电源电压和滑动变阻器两端电压，可以得到定值电阻两端电压；根据串联电路用电器两端电压与其阻值成正比得到R0阻值；（3）已知灯泡额定电压和正常发光时的电流，可以得到灯泡阻值．当S1、S2同时闭合，且滑动变阻器的滑片移到最左端，灯泡和定值电阻并联．已知灯泡和定值电阻阻值，可以得到并联电路的总电阻；已知电源电压、电路总电阻和通电时间，利用公式W= t得到整个电路消耗的电能．
【考点精析】掌握欧姆定律及其应用和电功的计算是解答本题的根本，需要知道欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．