Question

如圖所示，三個(gè)燈泡的銘牌分別為“1.5V 3W”、“2.5V 5W”、“3.8V 7.6W”．當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P至a點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻為R_a，電壓表的示數(shù)是U_a；當(dāng)閉合開關(guān)S₂和S₃，斷開開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P至b點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻為R_b，電壓表的示數(shù)是U_b=6.5V；當(dāng)閉合開關(guān)S₂，斷開開關(guān)S₁和S₃，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P至c點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻為R_c，電壓表的示數(shù)是U_c=5V．若電源兩端電壓保持不變，燈絲電阻不隨溫度改變，各狀態(tài)下接入電路的燈泡都正常發(fā)光，且U_a＜U_b．
求：（1）燈泡L₃的額定電壓．
（2）電源電壓．
（3）R_a：R_c．

Answer 1

解：（1）設(shè)電源兩端電壓為U；
當(dāng)閉合開關(guān)S₂和S₃，開關(guān)S₁斷開時(shí)，由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可得，U=U_b+U_L2-----①
當(dāng)閉合開關(guān)S₂，開關(guān)S₁和S₃斷開時(shí)，由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可得，U=U_c+U_L2+U_L3-----②
①-②可得：U_L3=U_b-U_c=6.5V-5.0V=1.5V，
故燈L₃的額定電壓是1.5V．
（2）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁時(shí)，由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可得，U=U_a+U_L1-----③
由①③和U_a＜U_b可得，U_L2＜U_L1，
所以U_L1=3.8V，U_L1=2.5V，
由①式得到：U=U_b+U_L2=6.5V+2.5V=9V．
（3）由③式得到：U_a=U-U_L1=9V-3.8V=5.2V，
由I=可知，三個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)，額定電流相等；
∵三次燈都正常發(fā)光，三盞燈的額定電流都相同
∴三次通過滑動(dòng)變阻器的電流都相同，
根據(jù)R=可得
R_a：R_c=：=U_a：U_c=5.2V：5.0C=26：25．
答：（l）燈泡L₃的額定電壓為1.5V．
（2）電源電壓為9V．
（3）R_a：R_c為26：25．
分析：當(dāng)只閉合開關(guān)S₁時(shí)，L₁與R_a串聯(lián)；當(dāng)閉合開關(guān)S₂和S₃，開關(guān)S₁斷開時(shí)，L₂與R_b串聯(lián)；當(dāng)閉合開關(guān)S₂，開關(guān)S₁和S₃斷開時(shí)，L₂、L₃與R_c串聯(lián)．
（1）根據(jù)滑片P在b點(diǎn)和c點(diǎn)時(shí)的電路，利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)以電源為等價(jià)列出關(guān)系式，聯(lián)立解答即可；
（2）根據(jù)滑片在a點(diǎn)時(shí)的電路，利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)以電源為等價(jià)列出關(guān)系式，聯(lián)立滑片在a、b兩點(diǎn)的關(guān)系式，結(jié)合U_a＜U_b，得出L₁、L₂的額定電壓，然后根據(jù)滑片在吧點(diǎn)時(shí)的關(guān)系式即可求出電源電壓；
（3）先根據(jù)滑片在a點(diǎn)時(shí)的關(guān)系式求出U_a的大小，然后根據(jù)I=得出三個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的額定電流，然后利用歐姆定律的變形公式求出R_a與R_c的比值．
點(diǎn)評(píng)：此題是有關(guān)歐姆定律、電功率的綜合計(jì)算題目．在解題過程中，注意電路的分析，同時(shí)注意在串聯(lián)電路中各物理量之間的關(guān)系，結(jié)合題目中給出的已知條件進(jìn)行解決．