Question

13．如图所示电路，灯泡L上标有“6V  0.5A”字样，当滑片移至a端，闭合S₁，S₂拨到1时，小灯泡正常发光，保持滑片位置不变，将S₂由1拨到2，发现电压表示数变化了3V．求：
（1）电源电压；
（2）R₀的值；
（3）把电压表和灯泡交换位置，S₂拨到2，滑片移至中点时发现小灯泡又正常发光，将滑片移至b端，通电2min整个电路消耗的电能．

Answer 1

分析 （1）（2）当滑片移至a端，闭合S₁，S₂拨到1时，灯泡与R₀串联，电压表测灯泡两端的电压，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，灯泡正常发光时的电流和额定电流相等，根据串联电路的电流特点和欧姆定律表示出电源的电压；保持滑片位置不变，将S₂由1拨到2，灯泡与R₀串联，电压表测灯泡与R₀两端的电压之和，电压表示数的变化量即为R₀两端的电压，根据欧姆定律求出R₀的阻值，进一步求出电源的电压；
（3）把电压表和灯泡交换位置，S₂拨到2，滑片移至中点时，灯泡与$\frac{1}{2}$R_滑串联，此时灯泡正常发光，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出滑动变阻器接入电路中的电阻，进一步求出滑动变阻器的最大阻值，根据W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出将滑片移至b端通电2min整个电路消耗的电能．

解答 解：（1）（2）当滑片移至a端，闭合S₁，S₂拨到1时，灯泡与R₀串联，电压表测灯泡两端的电压，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且串联电路中各处的电流相等、灯泡灯泡正常发光，
所以，电源的电压：
U=I_L（R_L+R₀）=0.5A×（12Ω+R₀）
保持滑片位置不变，将S₂由1拨到2，灯泡与R₀串联，电压表测灯泡与R₀两端的电压之和，
则R₀两端的电压U₀=3V，R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω，
所以，电源的电压：
U=I_L（R_L+R₀）=0.5A×（12Ω+6Ω）=9V；
（3）把电压表和灯泡交换位置，S₂拨到2，滑片移至中点时，灯泡与$\frac{1}{2}$R_滑串联，此时灯泡正常发光，
则电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{9V}{0.5A}$=18Ω，
滑动变阻器接入电路中的电阻：
$\frac{1}{2}$R_滑=R-R_L=18Ω-12Ω=6Ω，
所以，R_滑=12Ω，
将滑片移至b端通电2min整个电路消耗的电能：
W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}+{R}_{滑}}$t=$\frac{（9V）^{2}}{12Ω+12Ω}$×2×60s=405J．
答：（1）电源电压为9V；
（2）R₀的值为6Ω；
（3）把电压表和灯泡交换位置，S₂拨到2，将滑片移至b端，通电2min整个电路消耗的电能为405J．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用，分清电路的连接方式和知道灯泡正常发光时的电流等于额定电流是关键．