Question

7．如图所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R₁的最大阻值为20Ω，定值电阻R₂=30Ω，灯泡L标有“6V  3.6W”字样，且电阻不变．当滑动变阻器滑片滑到最左端，只闭合S₁时，灯L刚好正常发光．求：
（1）灯泡正常工作时的电阻；
（2）当S₁断开、S₂闭合时，将滑动变阻器的滑片滑到最右端，R₂在5min内做的电功是多少？

Answer 1

分析 当滑动变阻器滑片滑到最左端，只闭合S₁时，电路为灯泡的基本电路，根据灯泡正常发光求出电源电压．
（1）由灯泡铭牌可以找出灯泡的额定电压与额定功率，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出灯泡的阻值；
（2）当S₁断开、S₂闭合时，R₂与滑动变阻器串联，先根据欧姆定律求出电路电流，然后根据W=I²Rt求出R₂在5min内做的电功；

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡正常工作时的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}=\frac{（6V）^{2}}{3.6W}$=10Ω；
（2）当滑动变阻器滑片滑到最左端，只闭合S₁时，电路为灯泡的基本电路；由于灯泡正常发光，因此电源电压为6V；
当S₁断开、S₂闭合，滑片滑到最右端时，R₂与滑动变阻器R₁的最大阻值串联；
根据电阻的串联及欧姆定律可得，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{总}}=\frac{6V}{30Ω+20Ω}$=0.12A；
R₂在5min内做的电功：
W=I²R₂t=（0.12A）²×30Ω×5×60s=129.6J；
答：（1）灯泡工作时的电阻为10Ω；
（2）当S₁断开、S₂闭合时，将滑动变阻器的滑片滑到最右端，R₂在5min内做的电功是129.6J；

点评 本题考查了求灯泡电阻、电功以等问题，熟练掌握功率公式及其变形公式、欧姆定律是正确解题的关键．