Question

2．興趣小組的同學(xué)在實驗室發(fā)現(xiàn)一個有趣的元件（如圖甲所示）：透明玻璃殼內(nèi)有一個標(biāo)有“6V  3W”字樣的小燈泡L（阻值不變）和一個由一種特殊金屬絲制成的導(dǎo)體R₀，A、B、C是其外露的三個接線柱．為進一步了解導(dǎo)體R₀的某些特征，他們使用了如圖乙所示電源電壓恒為6伏的實驗裝置：把導(dǎo)線M、N分別與A、C接線柱相連，閉合開關(guān)后移動滑動變阻器的滑片P，測得了一組電流表和電壓表的讀數(shù)，并繪制成圖丙所示曲線．求：

（1）小燈泡正常工作時，通過的電流是多大？
（2）一同學(xué)在原來連線的基礎(chǔ)上，再用導(dǎo)線連接A、B兩個接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端，此時電流表的示數(shù)是多少？
（3）若把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端．當(dāng)小燈泡消耗的電功率為1.08W時，導(dǎo)體R₀消耗的功率為多大？

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI可得通過燈泡的電流；
（2）用導(dǎo)線連接A、B兩個接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端時，L與R₀并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點可知它們兩端的電壓，根據(jù)圖象讀出通過R₀的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出干路電流；
（3）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端時，R₀與L串聯(lián)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡L兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出電阻R₀兩端的電壓，根據(jù)圖象可知通過R₀的電流，利用P=UI可得導(dǎo)體R₀消耗的功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，小燈泡正常工作時通過的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
（2）用導(dǎo)線連接A、B兩個接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端時，L與R₀并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，U₀=U_L=6V，
由圖象可知，通過R₀的電流是I₀=0.45A，通過L的電流I_L=0.5A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，電流表的示數(shù)：
I=I_L+I₀=0.5A+0.45A=0.95A；
（3）燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端時，R₀與L串聯(lián)，
當(dāng)小燈泡消耗的電功率為1.08W時，
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡L兩端的電壓：
U_L′=$\sqrt{{P}_{L}′{R}_{L}}$=$\sqrt{1.08W×12Ω}$=3.6V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電阻R₀兩端的電壓：
U₀′=U-U_L′=6V-3.6V=2.4V，
由圖象可知，此時通過R₀的電流I₀′=0.3A，
導(dǎo)體R₀消耗的功率：
P₀=U₀′I₀′=2.4V×0.3A=0.72W．
答：（1）小燈泡正常工作時，通過的電流是0.5A；
（2）一同學(xué)在原來連線的基礎(chǔ)上，再用導(dǎo)線連接A、B兩個接線柱，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端，此時電流表的示數(shù)是0.95A；
（3）若把導(dǎo)線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關(guān)S，把滑片P移到a端，當(dāng)小燈泡消耗的電功率為1.08W時，導(dǎo)體R₀消耗的功率為0.72W．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出R₀兩端電壓對應(yīng)電流的判斷以及電路連接方式的判斷．