Question

學(xué)校電學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，小燈泡L上標(biāo)有“2.5V 0.5A”，滑動(dòng)變阻器R標(biāo)有“15Ω 1A“．當(dāng)把滑動(dòng)變阻器滑片P移到最右端，閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，電壓表示數(shù)為6V．問(wèn)：
（1）電源電壓是多大？此時(shí)電流表示數(shù)是多大？
（2）當(dāng)斷開(kāi)S₃時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡L發(fā)光較暗，若要使小燈泡L正常發(fā)光，應(yīng)該進(jìn)行怎樣的操作？
（3）當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器R消耗的電功率是多少？

Answer 1

解：（1）當(dāng)把滑動(dòng)變阻器滑片P移到最右端，閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，電路為滑動(dòng)變阻器最大阻值的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓，
∴電源電壓U=6V，
根據(jù)歐姆定律可得，電流表的示數(shù)：
I===0.4A；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
當(dāng)斷開(kāi)S₃時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，此時(shí)燈泡發(fā)光較暗，
要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，即滑片右移，增大電壓表的示數(shù)，直至達(dá)到3.5V為止；
（3）∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率：
P_R=U_RI_R=U_RI_L=3.5V×0.5A=1.75W．
答：（1）電源電壓是6V，此時(shí)電流表示數(shù)是0.4A；
（2）向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)等于3.5V；
（3）當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器R消耗的電功率是1.75W．
分析：（1）當(dāng)把滑動(dòng)變阻器滑片P移到最右端，閉合S₁、S₂、S₃時(shí)，電路為滑動(dòng)變阻器最大阻值的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，電壓表測(cè)電源的電壓，據(jù)此可知電源的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，當(dāng)斷開(kāi)S₃時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，發(fā)現(xiàn)小燈泡L發(fā)光較暗，說(shuō)明電路中的電流較小，要使小燈泡正常發(fā)光應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，增大燈泡兩端的電壓，直至達(dá)到額定電壓為止；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI求出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)時(shí)電路連接方式的辨別和知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓與額定電壓相等．