Question

19．如圖甲所示的電路中，燈泡L₁的額定電壓為6V，燈泡L₂上標(biāo)有“12V  4.8W”字樣，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω  1A“字樣．L₁的U-I關(guān)系圖象如圖乙所示．
（1）當(dāng)滑片P置于某點(diǎn)時(shí)，閉合開關(guān)S、S₁，燈泡L₁的實(shí)際功率為0.2W，求：此時(shí)的電源電壓；
（2）調(diào)節(jié)電源電壓到某一值后，再閉合S₃，移動(dòng)滑片P到c點(diǎn)，L₁正常發(fā)光；此時(shí)斷開S₁和S₃，閉合S₂，L₂也恰能正常發(fā)光．求：L₁正常發(fā)光時(shí)的電阻；此時(shí)的電源電壓．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)S、S₁，燈泡L₁與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由于燈泡L₁的實(shí)際功率為0.2W，由圖象判斷出此時(shí)燈泡兩端的實(shí)際電壓和對(duì)應(yīng)的電流，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)即可求出電源電壓；
（2）由圖象可知L₁正常發(fā)光時(shí)的電流，利用歐姆定律即可求出電阻；
閉合開關(guān)S、S₁、S₃時(shí)，滑片P置于c點(diǎn)，L₁和滑動(dòng)變阻器的電阻R_c串聯(lián)，由于L₁正常發(fā)光，據(jù)此由圖象可知電路中的電流和燈泡兩端的電壓；根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)得出電源電壓的表達(dá)式；
同理當(dāng)斷開S₁和S₃，閉合S₂時(shí)，滑片P置于c點(diǎn)不動(dòng)，則L₂和滑動(dòng)變阻器的電阻R_c串聯(lián)，由于L₂正常發(fā)光，根據(jù)P=UI求出此時(shí)電路中的電流，然后歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)得出電源電壓的表達(dá)式；最后解之即可得出電源電壓．

解答 解：（1）閉合開關(guān)S、S₁，燈泡L₁與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由于燈泡L₁的實(shí)際功率為0.2W，由圖象可知此時(shí)燈泡L₁的實(shí)際電壓為U₁=1V，對(duì)應(yīng)的電流I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=IR=0.2A×20Ω=4V；
則電源電壓U=U₁+U_滑=1V+4V=5V；
（2）由圖象可知L₁正常發(fā)光時(shí)的電流I₁=0.6A，由I=$\frac{U}{R}$可得：
R₁=$\frac{{U}_{1額}}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
閉合開關(guān)S、S₁、S₃時(shí)，滑片P置于c點(diǎn)，L₁和滑動(dòng)變阻器的電阻R_c串聯(lián)，由于L₁正常發(fā)光，
則由圖象可知此時(shí)電路中的電流I₁=0.6A；
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)可得電源電壓：
U=U_1額+I₁R_c，
即：U=6V+0.6A×R_c --------------------①
當(dāng)斷開S₁和S₃，閉合S₂時(shí)，滑片P置于c點(diǎn)不動(dòng)，則L₂和滑動(dòng)變阻器的電阻R_c串聯(lián)，L₂正常發(fā)光，
由P=UI可知此時(shí)的電流I₂=$\frac{{P}_{2額}}{{U}_{2額}}$=$\frac{4.8W}{12V}$=0.4A；
根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)可得電源電壓：
U=U_2額+I₂R_c，
即：U=12V+0.4A×R_c --------------------②
解①②可知：R_c=30Ω，U=24V．
答：（1）當(dāng)滑片P置于某點(diǎn)時(shí)，閉合開關(guān)S、S₁，燈泡L₁的實(shí)際功率為0.2W，此時(shí)的電源電壓為5V；
（2）L₁正常發(fā)光時(shí)的電阻為10Ω；此時(shí)的電源電壓為24V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出電壓和電流的對(duì)應(yīng)的值，有一定的難度．