Question

16．如圖所示，L是“12V 36W”的燈泡，R₁是阻值為24Ω的定值電阻，R₂是最大阻值為20Ω的滑動(dòng)變阻器，電源電壓和燈泡電阻均不變，求：
（1）燈泡的阻值．
（2）開關(guān)S、S₁均閉合，滑片P移到最左端時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，求電源電壓和此時(shí)通過R₁的電流．
（3）閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S₁，求當(dāng)滑片P移動(dòng)最右端時(shí)，電路消耗的總功率及通電1min燈泡消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出小燈泡的阻值；
（2）當(dāng)開關(guān)S、S₁均閉合，滑片P移到最左端時(shí)，此時(shí)R₁與L并聯(lián)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光可知電源的電壓，根據(jù)歐姆定律可知通過通過R₁的電流；
（3）閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S₁，滑片P移到最右端，此時(shí)燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，先根據(jù)歐姆定律求出電路電流，然后根據(jù)P=UI求出電路消耗的總功率，再根據(jù)P=I²R求出通電1min燈泡消耗的電能．

解答 解：（1），燈泡的阻值：R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（12V）^{2}}{36W}$=4Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S、S₁均閉合，滑片P移到最左端時(shí)，此時(shí)R₁與L并聯(lián)；
因?yàn)闊襞萸『谜�常發(fā)光，所以電源電壓U=U_額=12V=U₁，
則通過R₁的電流：I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{24Ω}$=0.5A，
（3）閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S₁，滑片P移到最右端，此時(shí)滑動(dòng)變阻全部接入電路即R_大=20Ω且與燈泡串聯(lián)；
此時(shí)電路中的電流：I=$\frac{U}{{R}_{串}}$=$\frac{U}{{R}_{大}+{R}_{L}}$=$\frac{12V}{20Ω+4Ω}$=0.5A；
電路消耗的總功率：P=UI=12V×0.5A=6W；
通電1min燈泡消耗的電能：W=I²R_Lt=（0.5A）²×4Ω×60s=60J．
答：（1）燈泡的阻值為4Ω；
（2）電源電壓為12V，通過R₁的電流為0.5A；
（3）閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S₁，求在滑片P移到最右端，電路消耗的總功率為6W；通電1min燈泡消耗的電能為60J．

點(diǎn)評 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、電功公電功率式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是明確開關(guān)處于不同狀態(tài)時(shí)電路的連接方式．