试题

如图所示，电源电压U=6V且保持不变，R₁=10Ω，R₂是最大阻值为60Ω的滑动变阻器，L是标有“6V  0.72W”字样的灯泡，灯泡灯丝电阻不变．
（1）当R₂的滑片P到最左端时，要使灯泡L正常发光，S₁、S₂各应处于什么状态？
（2）当S₁、S₂都断开，5分钟内灯泡L消耗的电能是多少？
（3）调节滑动变阻器滑片，闭合S₁、S₂，当电流表示数最小时，整个电路消耗的电功率是多少？

解：（1）由题知，当R₂的滑片滑到最左端时，滑动变阻器连入电阻为0，若闭合S₂，电灯将被短路，所以S₂应断开；
为使灯正常发光，灯的两端的电压应等于电源电压，应闭合S₁，使R₁不连入；这样，电路中只有电灯接在电源上，能正常发光；
（2）当S_l、S₂都断开时，R₁和电灯串联，
R_L=

U 2 额

P额

=

(6V)2

0.72W

=50Ω．
电路中的电流：
I=

U

R1+RL

=

6V

10Ω+50Ω

=0.1A，
5分钟内灯泡L消耗的电能：
W_L=I²R_Lt=（0.1A）²×50Ω×5×60s=150J；
（3）当S₁、S₂都闭合时，R₂与灯并联，当滑动变阻器的电阻全连入时，干路电流最小、电流表的示数最小，
I₂=

U

R2

=

6V

60Ω

=0.1A，
I_L=

U

RL

=

6V

50Ω

=0.12A，
干路电流：
I=I₂+I_L=0.1A+0.12A=0.22A，
整个电路消耗的电功率：
P=UI=6V×0.22A=1.32W．
答：（1）当R₂的滑片P到最左端时，要使灯泡L正常发光，S₁闭合、S₂断开；
（2）当S₁、S₂都断开，5分钟内灯泡L消耗的电能是150J；
（3）调节滑动变阻器滑片，闭合S₁、S₂，当电流表示数最小时，整个电路消耗的电功率是1.32W．
解：（1）由题知，当R₂的滑片滑到最左端时，滑动变阻器连入电阻为0，若闭合S₂，电灯将被短路，所以S₂应断开；
为使灯正常发光，灯的两端的电压应等于电源电压，应闭合S₁，使R₁不连入；这样，电路中只有电灯接在电源上，能正常发光；
（2）当S_l、S₂都断开时，R₁和电灯串联，
R_L=

U 2 额

P额

=

(6V)2

0.72W

=50Ω．
电路中的电流：
I=

U

R1+RL

=

6V

10Ω+50Ω

=0.1A，
5分钟内灯泡L消耗的电能：
W_L=I²R_Lt=（0.1A）²×50Ω×5×60s=150J；
（3）当S₁、S₂都闭合时，R₂与灯并联，当滑动变阻器的电阻全连入时，干路电流最小、电流表的示数最小，
I₂=

U

R2

=

6V

60Ω

=0.1A，
I_L=

U

RL

=

6V

50Ω

=0.12A，
干路电流：
I=I₂+I_L=0.1A+0.12A=0.22A，
整个电路消耗的电功率：
P=UI=6V×0.22A=1.32W．
答：（1）当R₂的滑片P到最左端时，要使灯泡L正常发光，S₁闭合、S₂断开；
（2）当S₁、S₂都断开，5分钟内灯泡L消耗的电能是150J；
（3）调节滑动变阻器滑片，闭合S₁、S₂，当电流表示数最小时，整个电路消耗的电功率是1.32W．