9.如圖所示,電源電壓為12V,并且保持不變,滑動變阻器R1的最大阻值為18Ω,R2為12Ω,小燈泡L上標有“6V 3W”字樣(設小燈泡的電阻不受溫度的影響).
(1)當S閉合,S1、S2都斷開時,要使燈泡正常工作,變阻器接入電路中阻值為多大?
(2)閉合S、S1、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,此時電流表示數(shù)為2.5A,求通電10min電流通過滑動變阻器做的功是多少?
(3)當S閉合,S1、S2都斷開時,滑動變阻器的滑片滑到最右端,求小燈泡的實際功率為多少?

分析 (1)根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率,由P$\frac{{U}^{2}}{R}$計算燈泡電阻;
當S閉合,S1、S2都斷開時,燈L和滑動變阻器串聯(lián),由P=UI計算電路中電流,根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值.
(2)當閉合S、S1、S2時,R2與滑動變阻器并聯(lián),電流表測干路電流,由并聯(lián)電路特點和歐姆定律計算變阻器的電流,由W=UIt計算10min電流通過滑動變阻器做的功.
(3)先計算當S閉合,S1、S2都斷開,滑動變阻器的滑片滑到最右端時電路中電流,再由P=I2R計算燈泡的實際功率.

解答 解:
(1)由P$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡電阻:
RL=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω,
當S閉合,S1、S2都斷開時,L和滑動變阻器R1串聯(lián),燈泡正常工作,
由P=UI可得此時電路中電流:
I=I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A,
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得此時變阻器接入電路中阻值:
R1=$\frac{U}{I}$-RL=$\frac{12V}{0.5A}$-12Ω=12Ω;
(2)當閉合S、S1、S2時,R2與滑動變阻器并聯(lián),電流表測干路電流,
由并聯(lián)電路電壓特點知,U=U2=U1=12V,
由并聯(lián)電路電流特點和歐姆定律可得通過滑動變阻器R1的電流:
I1=IA-I2=IA-$\frac{U}{{R}_{2}}$=2.5A-$\frac{12V}{12Ω}$=1.5A,
所以10min電流通過滑動變阻器做的功:
W1=UI1t=12V×1.5A×10×60s=1.08×l04J;
(3)由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得,當S閉合,S1、S2都斷開,滑動變阻器的滑片滑到最右端時電路中電流:
IL=I′=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{1最大}}$=$\frac{12V}{12Ω+18Ω}$=0.4A,
由P=I2R可得,燈泡的實際功率:
PL=IL2RL=(0.4A)2×12Ω=1.92W.
答:(1)當S閉合,S1、S2都斷開時,要使燈泡正常工作,變阻器接入電路中阻值為12Ω;
(2)閉合S、S1、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,此時電流表示數(shù)為2.5A,通電10min電流通過滑動變阻器做的功是1.08×l04J;
(3)當S閉合,S1、S2都斷開時,滑動變阻器的滑片滑到最右端,求小燈泡的實際功率為1.92W.

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律和電功率的計算,關鍵是開關閉合、斷開時電路連接方式的辨別和電流表示數(shù)的確定.

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