Question

16．如图所示的电路，小灯泡L标有“6V  3W”的字样，滑动变阻器标有“20Ω  1A”字样，电流表使用“0-3A”的量程．电源电压恒定，灯丝电阻保持不变，当闭台开关S时，小灯泡正常发光．求：
（1）小灯泡正常工作时的电流；
（2）小灯泡正常工作60s电流做的功；
（3）滑动变阻器的滑片P移至b端时，滑动变阻器消耗的功率；
（4）在保证电路安全工作的情况下，滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出正常工作时的电流；
（2）根据W=Pt求出正常工作60s电流做的功；
（3）根据并联电路的电压特点和灯泡正常发光时的电压和额定电压相等可知电源的电压，滑动变阻器的滑片P移至b端时接入电路中的电阻最大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出滑动变阻器消耗的功率；
（4）比较电流表的量程和滑动变阻器匀速通过的最大电流确定通过滑动变阻器的最大电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值．

解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡正常工作时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，正常工作60s电流做的功：
W_L=P_Lt=3W×60s=180J；
（3）因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常工作，
所以，电源的电压U=U_L=6V，
滑动变阻器的滑片P移至b端时，接入电路中的电阻最大，
则滑动变阻器消耗的功率：
P_R=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{20Ω}$=1.8W；
（4）因滑动变阻器的最大电流为1A，电流表的量程为0～3A，
所以，通过滑动变阻器的最大电流I_R=1A，
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R_小=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω．
答：（1）小灯泡正常工作时的电流为0.5A；
（2）小灯泡正常工作60s电流做的功为180J；
（3）滑动变阻器的滑片P移至b端时，滑动变阻器消耗的功率为1.8W；
（4）在保证电路安全工作的情况下，滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为6Ω．

点评 本题考查了电功率公式、电功公式、欧姆定律的应用，要注意灯泡正常发光时电压和额定电压相等、功率和额定功率相等．