Question

如图甲所示，透明玻璃壳内有一个标有“6V  3W”字样的小灯泡L和一个由某种金属材料制成的电阻R，A、B、C是其外露的三个接线柱．图乙为电源电压恒为6V的实验装置，其中M、O、N为三个接线柱．用导线先把，M、N分别与A、B相连，再把O与M相连，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得多组电压表与电流表的读数，并绘制成如图丙所示的图线．求：

（1）小灯泡L正常发光时的电阻．

（2）在原来连线的基础上，再用导线连接A、C，闭合开关S，当把滑片P移到最左端时，电流表的示数是多少？

（3）拆除上述在A、B、C、M、O、N间所有连接导线．把M、O、N分别与A、B、C相连，闭合开关S，电流表示数为0.35A，此时滑动变阻器连入电路的电阻为2Ω，小灯泡消耗的实际功率为多少？

Answer 1

考点：

欧姆定律的应用；电功率的计算。

专题：

计算题。

分析：

（1）由灯泡的铭牌可知灯泡的额定电压和额定功率，可利用公式R=计算出小灯泡L正常发光时的电阻．

（2）用导线连接A、C两个接线柱，闭合开关S，把滑片P移到左端时，滑动变阻器连入电路中电阻的为0，电阻R和灯泡L并联，电流表测量的是干路中的总电流，此时灯泡正常工作，通过灯泡的电流和额定电流相等，知道灯泡的额定电压和额定功率可利用公式I=计算出灯泡正常工作时的电流；再从图中找出当电压为6V时通过电阻R的电流值I_R，利用并联电路的电流特点求电流表的示数．

（3）把M、O、N分别与A、B、C相连，闭合开关S，此时滑动变阻器连入电路的电阻为2Ω，则电阻R、灯泡L和滑动变阻器串联，电压表测量的是灯泡两端的电压，知道此时电路中的电流，可利用公式U=IR计算出滑动变阻器两端的电压，再从图丙中查出当电流为0.35A时，定值电阻两端的电压，再根据串联电路电压的特点，计算出灯泡两端的电压，最后再利用P=UI求出小灯泡消耗的电功率．

解答：

解：（1）∵U_L=6V，P_L=3W，

∴灯泡的电阻为：

R_L==12Ω．

（2）用导线连接A、C两个接线柱，闭合开关S，把滑片P移到左端时，等效电路图如图所示：

从图可知，电阻R和灯泡L并联，电流表测量的是干路中的总电流，

当电压为6V时，通过电阻R的电流值I_R为0.45A，此时灯泡正常发光，

而灯泡正常工作时的电流为：I_L===0.5A，

∴干路中的总电流为：I=I_L+I_R=0.45A+0.5A=0.95A．即电流表的示数为0.95A．

（3）把M、O、N分别与A、B、C相连，闭合开关S，此时滑动变阻器连入电路的电阻为2Ω，电阻R、灯泡L和滑动变阻器串联，等效电路图如图所示：

此时电路中的电流为I′=0.35A，而R_滑=2Ω，

∴滑动变阻器两端的电压为：U_滑=I′R_滑=0.35A×2Ω=0.7V，

从图丙可知，此时定值电阻R两端的电压为：U_R′=2.5V，

∴灯泡两端的电压为：UL_实=U﹣U_滑﹣U_R′=6V﹣0.7V﹣2.5V=2.8V，

则此时小灯功率为：P_L实=U_L实I′=2.8V×0.35A=0.98W．

答：（1）小灯泡L正常发光时的电阻为12Ω．

（2）此时电流表的示数为0.95A．

（3）小灯泡消耗的电功率为0.98W．

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，以及从图象上读取有用信息的能力，是一道较难的题目．