Question

【題目】如圖甲所示的電路，電源電壓不變，R0為定值電阻，燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，電流表量程為，當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1，滑動變阻器滑片P位于R1的中點(diǎn)時，燈泡L的實(shí)際功率為0.5W；當(dāng)只閉合開關(guān)S、S2，滑動變阻器的阻值接入電路，電流表的示數(shù)為0.15A。定值電阻R0和標(biāo)有“6V 3W”燈泡L的信息圖像如圖乙所示。求∶

(1)燈泡正常發(fā)光10min，電流通過燈泡產(chǎn)生的熱量；

(2)電源電壓；

(3)為保證電路安全，電路消耗的最大電功率及滑動變阻器連入電路的阻值（要求：L、R0、R1最多只有兩個連在電路中）。

Answer 1

【答案】(1)；(2)7.5V；(3)3.75W；

【解析】

(1)根據(jù)可得，燈泡正常發(fā)光10min，電流通過燈泡產(chǎn)生的熱量

(2)當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1， R1和燈泡L串聯(lián)，由圖可知，當(dāng)燈泡L的實(shí)際功率為0.5W時，燈泡兩端的電壓為2V，通過電路的電流為0.25A。設(shè)電源電壓為U，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可得

當(dāng)只閉合開關(guān)S、S2時，R0和R1串聯(lián)，電路中的電流為0.15A時，電阻R0的兩端的電壓3V。同理可得

聯(lián)立可得

所以電源電壓為7.5V。

(3)若R1和燈泡L串聯(lián)，因?yàn)闊襞莸牡囊?guī)格為“6V 3W”，則電路中允許通過的最大電流為

燈泡的電阻為

此時電路中的總電阻為

滿足題意。根據(jù)可得，電路消耗的最大電功率為

若R0和R1串聯(lián)， 電流表的量程為，電路中允許通過的最大電流為0.6A，此時電路消耗的最大電功率為

根據(jù)R0的圖像可得，定值電阻R0的大小為

此時電路中的總電阻為

不滿足題意。

綜上所得，為了保證電路安全，R1和燈泡L串聯(lián),電路消耗的最大電功率為3.75W。此時電路中的電流為0.5A，設(shè)滑動變阻器接入電路中的阻值為，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得

解得。

答：(1)燈泡正常發(fā)光10min，電流通過燈泡產(chǎn)生的熱量為；

(2)電源電壓是；

(3)為保證電路安全，電路消耗的最大電功率是3.75W，滑動變阻器連入電路的阻值是。