12.如圖所示,燈L上標有“6V 3W”字樣(不考慮溫度對燈泡電阻的影響),電阻R1=20Ω求:
(1)燈泡的電阻;
(2)當開關S1閉合,S2、S3都斷開時,燈L正常發(fā)光,電源電壓;
(3)開關S1、S2、S3都閉合,且滑片P在b端時,電流表的示數(shù)為2.4A,滑動變阻器R2的最大阻值;
(4)當開關S1斷開,S2、S3都閉合,且滑片P在a、b間中點時,在1min內滑動變阻器產生的熱量.

分析 (1)已知燈泡額定電壓與額定功率,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求出燈泡電阻.
(2)開關S1閉合,S2、S3都斷開,電阻R1與燈泡L串聯(lián);由燈泡正常發(fā)光,根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可求出電路電流;由串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可求出電源電壓.
(3)開關S1、S2、S3都閉合,燈泡L短路,電阻R1與R2并聯(lián),滑片P在b端時,滑動變阻器全部阻值完全接入電路,已知電路總電流,由歐姆定律與并聯(lián)電路的特點可求出滑動變阻器的阻值.
(4)開關S1斷開,S2、S3都閉合,且滑片P在a、b間中點時,只有滑動變阻器接入電路,且接入電路的阻值是總阻值的一半,由W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可求出滑動變阻器產生的熱量

解答 解:(1)由題意知:燈泡的額定電壓UL=6V,額定功率PL=3W,燈泡電阻RL=$\frac{{U}^{2}}{P}$=12Ω.
(2)燈泡正常發(fā)光,電路電流I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=0.5A,電阻R1與燈泡L串聯(lián),
    電源電壓U=I(R1+RL)=0.5A×(20Ω+12Ω)=16V.
(3)電路電流IA=2.4A,電阻R1與R2并聯(lián),由歐姆定律得:流過電阻R1的電流I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=0.8A,
流過電阻R2的電流I2=IA-I1=2.4A-0.8A=1.6A,電阻R2的電阻值R2=$\frac{U}{{I}_{2}}$=10Ω.
(4)滑片P在a、b間中點,滑動變阻器接入電路的電阻值R'2=$\frac{{R}_{2}}{2}$=5Ω,
  在t=1min=60s內,滑動變阻器產生的熱量Q=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}′}$t=3072J
答:(1)燈泡的電阻是12Ω.
(2)電源電壓是16V.
(3)滑動變阻器R2的最大阻值是10Ω.
(4)在1min內滑動變阻器產生的熱量是3072J.

點評 分析清楚電路結構,弄清各電路元件的串并聯(lián)關系,靈活地應用串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律及電功公式,是解題的關鍵.

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