Question

某科学兴趣小组的同学在实验室发现一个有趣的元件（如图甲所示）：透明玻璃壳内有一个标有“6V 3.6W”字样的小灯泡L（阻值不变）和一个由一种半导体材料制成的导体R₀，A、B、C是其外露的三个接线柱．为进一步了解导体R₀的某些特征，他们使用了如图乙所示电源电压恒为6V的实验装置，把导线M、N分别与A，C接线柱相连，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得了一组电流表和电压表的读数，并绘制成图丙所示曲线．
（1）小灯泡L的电阻和它正常工作时的电流是多少？
（2）小明同学在原来连线的基础上，再用导线连接A、B两个接线柱，闭合开关S，把滑片P移到a端，此时电流表的示数是多少安培？
（3）若把导线M、N分别接到A、B接线柱上，闭合开关S，把滑片P移到a端，则小灯泡消耗的电功率为多少？

Answer 1

解：（1）灯泡的电阻：
R_L===10Ω，
灯正常工作时的电流：
I_L===0.6A；
（2）由图象可知，当U=6V时，通过R₀的电流为I₀为0.6A，
则I=I_L+I₀=0.6A+0.6A=1.2A；
（3）此时灯和半导体元件组成串联电路，U_总=IR_L+U，
查半导体的I-U曲线可知，只有当U₀=4V时，I=0.2A，上述等式成立，
则此时小灯功率为P_L=U_LI=（U-U₀）I=（6V-4V）×0.2A=0.4W．
答：（1）小灯泡L的电阻为10Ω，正常工作时的电流为0.6A；
（2）此时电流表的示数为1.2A；
（3）小灯泡消耗的电功率为0.4W．
分析：（1）由灯的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R=求出灯丝电阻，利用欧姆定律求出灯正常工作时的电流；
（2）再用导线连接A、B两个接线柱，闭合开关S，把滑片P移到a端时，电阻R₀和灯L并联，此时灯泡正常工作，通过灯泡的电流和额定电流相等，再从图中找出当电压为6V时通过R₀的电流值I₀，利用并联电路的电流特点求电流表的示数；
（3）把导线M、N分别接到A、B接线柱上，闭合开关S，把滑片P移到a端时，电阻R₀和灯L串联，根据串联电路的电压特点和欧姆定律确定电路中的电流，再利用P=UI求出小灯泡消耗的电功率．
点评：本题考查了学生对灯铭牌的理解和运用、电路动态分析、串并联电路的特点，欧姆定律、电功率的计算，是一道较难的题目．