Question

【2017•营口卷】如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R₁的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．

（1）当只闭合开关S₁时，将滑动变阻器R₁的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光．求电源电压和小灯泡的额定功率；

（2）当只闭合开关S₂时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R₂的阻值，小灯泡的实际功率；

（3）当只闭合开关S₂时，通电1min，求电流通过电阻R₂产生的热量．

Answer

（1）16V，3W；（2）30Ω，1.6W；（3）288J

【解析】试题（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器R1串联，因串联电路中各处的电流相等，且此时小灯泡恰好正常发光，所以，由图乙可知，灯泡正常发光时电路中的电流I=IL=0.5A，由I=可得，R1两端的电压：U1=I×R1=0.5A××40Ω=10V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压：U=UL+U1=6V+10V=16V，灯泡的额定功率：PL=ULIL=6V×0.5A=3W；（2）当只闭合开关S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，即I′=0.4A，由图乙可知，此时灯泡两端的电压UL′=4V，此时R2两端的电压：U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V，电阻R2的阻值：R2===30Ω，小灯泡的实际功率：PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W；（3）当只闭合开关S2时，通电1min电流通过电阻R2产生的热量：Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J。