Question

10．如图所示，电源电压恒定不变，电阻R₁的阻值为10Ω，小灯泡上标有“12V  6W”字样（不考虑温度对灯丝电阻值的影响）求：
（1）小灯泡正常发光时电流．
（2）当开关S、S₁、S₂都闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表的读数为1.7A，小灯泡恰能正常发光，求滑动变阻器的最大阻值．
（3）当开关S闭合，开关S₁、S₂都断开，滑动变阻器的滑片P在最右端，求电流表的读数和滑动变阻器消耗的电功率．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出电流；
（2）当开关S、S₁、S₂都闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联，电流表测干路电流，根据额定电压下灯泡正常发光和并联电路的电压特点可知电源的电压，根据并联电路的电流特点求出通过R₂的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）当开关S闭合，开关S₁、S₂都断开，滑动变阻器的滑片P在最右端，R₁与R₂的最大阻值串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=I²R求出滑动变阻器消耗的电功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，小灯泡正常发光时电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A；
（2）当开关S、S₁、S₂都闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且小灯泡恰能正常发光，
所以，电源的电压U=U_L=12V，
因并联线路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过R₂的电流：
I₂=I-I_L=1.7A-0.5A=1.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器的最大阻值：
R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{12V}{1.2A}$=10Ω；
（3）当开关S闭合，开关S₁、S₂都断开，滑动变阻器的滑片P在最右端，R₁与R₂的最大阻值串联，电流表测电路中的电流，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中电流表的读数：
I′=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{10Ω+10Ω}$=0.6A，
滑动变阻器消耗的电功率：
P₁=（I′）²R₂=（0.6A）²×10Ω=3.6W．
答：（1）小灯泡正常发光时电流为0.5A；
（2）滑动变阻器的最大阻值为10Ω；
（3）当开关S闭合，开关S₁、S₂都断开，滑动变阻器的滑片P在最右端，电流表的读数为0.6A，滑动变阻器消耗的电功率为3.6W．

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要注意额定电压下灯泡正常发光．