Question

如图所示，灯L上标有“6V  3W”字样（不考虑温度对灯泡电阻的影响），电阻R₁=20Ω．求：
（1）灯泡的电阻；
（2）当开关S₁闭合，S₂、S₃都断开时，灯L正常发光，电源电压；
（3）开关S₁、S₂、S₃都闭合，且滑片P在b端时，电流表的示数为2.4A，滑动变阻器R₂的最大阻值；
（4）当开关S₁断开，S₂、S₃都闭合，且滑片P在a、b间中点时，在1min内滑动变阻器产生的热量．

Answer

（1）已知灯泡额定电压与额定功率，由P=可求出灯泡电阻．
（2）开关S1闭合，S2、S3都断开，电阻R1与灯泡L串联；由灯泡正常发光，根据I=可求出电路电流；由串联电路的特点和欧姆定律可求出电源电压．
（3）开关S1、S2、S3都闭合，灯泡L短路，电阻R1与R2并联，滑片P在b端时，滑动变阻器全部阻值完全接入电路，已知电路总电流，由欧姆定律与并联电路的特点可求出滑动变阻器的阻值．
（4）开关S1断开，S2、S3都闭合，且滑片P在a、b间中点时，只有滑动变阻器接入电路，且接入电路的阻值是总阻值的一半，由W=可求出滑动变阻器产生的热量．
【解析】
（1）由题意知：灯泡的额定电压UL=6V，额定功率PL=3W，灯泡电阻RL===12Ω．
（2）灯泡正常发光，电路电流I===0.5A，电阻R1与灯泡L串联，
电源电压U=I（R1+RL）=0.5A×（20Ω+12Ω）=16V．
（3）电路电流IA=2.4A，电阻R1与R2并联，由欧姆定律得：流过电阻R1的电流I1===0.8A，
流过电阻R2的电流I2=IA-I1=2.4A-0.8A=1.6A，电阻R2的电阻值R2===10Ω．
（4）滑片P在a、b间中点，滑动变阻器接入电路的电阻值R'2===5Ω，
在t=1min=60s内，滑动变阻器产生的热量Q=t=×60s=3072J．
答：（1）灯泡的电阻是12Ω．（2）电源电压是16V．
（3）滑动变阻器R2的最大阻值是10Ω．
（4）在1min内滑动变阻器产生的热量是3072J．