Question

運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題：
（1）電爐子工作時(shí)，電爐絲斷了，將斷的電爐絲接好后重新接入電路，工作不長(zhǎng)時(shí)間又會(huì)燒斷，為什么？
答：根據(jù)公式Q=

U2

R

可知，在相同時(shí)間內(nèi)，

電壓

一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量跟

電阻

成反比．?dāng)嗟碾姞t絲重新接好后，電爐絲的長(zhǎng)度變

短

，其電阻變

小

，相同條件下，電流產(chǎn)生的熱量多，因此將斷的電爐絲接好后重新接入電路，工作不長(zhǎng)時(shí)間又會(huì)燒斷．
（2）如圖的電路盒面板上有：紅、綠燈各一只，兩個(gè)開(kāi)關(guān)S₁、S₂，電流表二只，電源．在不打開(kāi)盒子的情況下，為探究盒內(nèi)電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

只閉合開(kāi)關(guān)		S1	S2	S1和S2
燈的發(fā)光情況	紅燈	不亮	不亮	亮
	綠燈	不亮	亮	亮
電流表A1示數(shù)		沒(méi)有示數(shù)	沒(méi)有示數(shù)	有一定示數(shù)I1（I1＜I3）
電流表A2示數(shù)		沒(méi)有示數(shù)	有一定示數(shù)I2	有一定示數(shù)I3（I3＞I2）

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況在方框內(nèi)畫(huà)出盒內(nèi)電路的電路圖，并將面板上的實(shí)物元件連接起來(lái)．
（3）如圖電路中，已知電源電壓6V恒定，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，燈L₁和L₂的規(guī)格分別為“6V 1.8W”和“6V 1.2W”，滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格為“50Ω 1.5A”，不計(jì)溫度對(duì)燈絲電阻的影響，求：
①變阻器的滑片p放在最左端時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃，電壓表和電流表的讀數(shù)是多少？
②若兩燈中只允許一盞燈工作，且要求電路元件安全使用，在滑片移動(dòng)過(guò)程中，整個(gè)電路至少消耗多少電功率？

Answer 1

分析：（1）由焦耳定律的變形公式判斷，即Q=

U2

R

t；但導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻大小和通電時(shí)間成反比比．當(dāng)斷的電爐絲重新搭接后，導(dǎo)線的長(zhǎng)度變短，因此電爐絲的電阻小，相同條件下，電流產(chǎn)生的熱量多，更容易燒斷．
（2）利用串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，結(jié)合表格中的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合時(shí)，紅綠燈的亮滅情況，以及電流示數(shù)的大小，判斷出開(kāi)關(guān)的作用和位置、電燈的連接方式以及電流表的位置．
（3）①滑片P放在最左端時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃后，電路為兩燈泡并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)歐姆定律和并聯(lián)電路電流特點(diǎn)求出電流表的示數(shù)；
②根據(jù)P=UI可知，在電源電壓不變時(shí)，電路的最小功率取決于電流的大小，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，電阻較大的燈泡工作時(shí)，電路消耗的功率最�。桓鶕�(jù)電路元件安全使用的要求，進(jìn)一步求出整個(gè)電路消耗的最小功率．

解答：解：（1）根據(jù)公式Q=

U2

R

t可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電壓一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量跟電阻成反比．?dāng)嗟碾姞t絲重新接好后，電爐絲的長(zhǎng)度變 短，其電阻變小，相同條件下，電流產(chǎn)生的熱量多，因此將斷的電爐絲接好后重新接入電路，工作不長(zhǎng)時(shí)間又會(huì)燒斷．
故答案為：（1）

U2

R

t   電壓   電阻   短   �。�
（2）①S₁閉合時(shí)，兩燈都不亮，整個(gè)電路都不工作，說(shuō)明S₁在干路中；
②閉合S₂時(shí)，紅燈都亮，綠燈L₂不亮，電流表A₂有示數(shù)，說(shuō)明S₂控制綠燈的工作，電流表可能在干路中，也可能與紅燈串聯(lián)；
③閉合S₁和S₂時(shí)，紅、綠燈都亮，電流表都有示數(shù)，并且I₁＜I₃，I₃＞I₂，結(jié)合①②可得，紅綠燈并聯(lián)，開(kāi)關(guān)S₂控制整個(gè)電路，S₁控制紅燈所在的支路；電流表A₂測(cè)量干路電流，電流表A₁與紅燈串聯(lián)．
（3）①R₁=

U 2 1

P1

=

(6V)2

1.8W

=20Ω；R₂=

U 2 2

P2

=

(6V)2

1.2W

=30Ω．
滑片P放在最左端時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃后，電路為兩燈泡并聯(lián)，電壓表被短路，故示數(shù)為0；
電流表測(cè)量干路電流I=I₁+I₂=

6V

20Ω

+

6V

30Ω

=0.5A；
②因?yàn)镽₁＜R₂，所以當(dāng)L₂與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)時(shí)，電路中消耗的功率的最�。�
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值全部接入時(shí)，
電路的電流為I_最小=

U

R2+R

=

6V

50Ω+30Ω

=0.075A，
滑動(dòng)變阻器分得的電壓為U_R最大=I_最小R=0.075A×50Ω=3.75V＞3V，
所以滑動(dòng)變阻器不能全部接入電路，即滑動(dòng)變阻器分得的電壓為U_R=3V時(shí)，電路中的電流最��；
此時(shí)燈泡分得的電壓為U₂′=U-U_R=6V-3V=3V，電路中的電流為I″=

3V

30Ω

=0.1A，
因此整個(gè)電路消耗的最小功率P=UI″=6V×0.1A=0.6W．
答：①電壓表的讀數(shù)為0，電流表的讀數(shù)為0.5A；
②電路的功率至少為0.6W．

點(diǎn)評(píng)：（1）本題考查焦耳定律公式的靈活應(yīng)用．
（2）本題考查電路圖的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是分析出電路中各用電器的連接情況，這是難點(diǎn)也是重點(diǎn)．
（3）本題考查電阻的計(jì)算與電流的計(jì)算，還有電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是對(duì)電路的分析，難點(diǎn)是判斷電路中最小電流的確定．