9.如圖所示,電源電壓為12V,并且保持不變,滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為18Ω,R2為12Ω,小燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣(設(shè)小燈泡的電阻不受溫度的影響).
(1)當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),要使燈泡正常工作,變阻器接入電路中阻值為多大?
(2)閉合S、S1、S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,此時(shí)電流表示數(shù)為2.5A,求通電10min電流通過滑動(dòng)變阻器做的功是多少?
(3)當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右端,求小燈泡的實(shí)際功率為多少?

分析 (1)根據(jù)燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率,由P$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算燈泡電阻;
當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),燈L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),由P=UI計(jì)算電路中電流,根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值.
(2)當(dāng)閉合S、S1、S2時(shí),R2與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,由并聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算變阻器的電流,由W=UIt計(jì)算10min電流通過滑動(dòng)變阻器做的功.
(3)先計(jì)算當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右端時(shí)電路中電流,再由P=I2R計(jì)算燈泡的實(shí)際功率.

解答 解:
(1)由P$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡電阻:
RL=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω,
當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),L和滑動(dòng)變阻器R1串聯(lián),燈泡正常工作,
由P=UI可得此時(shí)電路中電流:
I=I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A,
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得此時(shí)變阻器接入電路中阻值:
R1=$\frac{U}{I}$-RL=$\frac{12V}{0.5A}$-12Ω=12Ω;
(2)當(dāng)閉合S、S1、S2時(shí),R2與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,
由并聯(lián)電路電壓特點(diǎn)知,U=U2=U1=12V,
由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)和歐姆定律可得通過滑動(dòng)變阻器R1的電流:
I1=IA-I2=IA-$\frac{U}{{R}_{2}}$=2.5A-$\frac{12V}{12Ω}$=1.5A,
所以10min電流通過滑動(dòng)變阻器做的功:
W1=UI1t=12V×1.5A×10×60s=1.08×l04J;
(3)由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得,當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開,滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右端時(shí)電路中電流:
IL=I′=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{1最大}}$=$\frac{12V}{12Ω+18Ω}$=0.4A,
由P=I2R可得,燈泡的實(shí)際功率:
PL=IL2RL=(0.4A)2×12Ω=1.92W.
答:(1)當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),要使燈泡正常工作,變阻器接入電路中阻值為12Ω;
(2)閉合S、S1、S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,此時(shí)電流表示數(shù)為2.5A,通電10min電流通過滑動(dòng)變阻器做的功是1.08×l04J;
(3)當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右端,求小燈泡的實(shí)際功率為1.92W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律和電功率的計(jì)算,關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路連接方式的辨別和電流表示數(shù)的確定.

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