Question

【題目】如圖所示電路，電源電壓保持不變，滑動變阻器R′的最大阻值為30Ω，小燈泡L上標有“2.5W”字樣（忽略溫度對燈泡電阻的影響）。

（1）滑片移至最右端，閉合開關后，電流表的示數為0.3A，小燈泡的功率為0.9W，求電源電壓。

（2）將滑片移至某一位罝時，電壓表的示數為7V，此時小燈泡正常發光，求小燈泡正常發光時的電流和電路的總功率。

（3）若把小燈泡換成一個定值電阻R，假設電流流過電阻R產生的熱量為Q、轉化的電能為E、做的功為W，請寫出這三個物理量的大小關系。

Answer 1

【答案】（1）12V（2）0.5A；6W（3）Q=E=W

【解析】

由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。

（1）滑片移至最右端，閉合開關后，滑動變阻器的電阻全部連入電路，根據可得滑動變阻器兩端的電壓：

U′=IR′=0.3A×30Ω=9V，

根據P=UI可得燈泡兩端的電壓：

則電源電壓:

U=U′+UL=9V+3V=12V。

（2）將滑片移至某一位置時，由于小燈泡正常發光，根據串聯電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可得：燈泡的額定電壓:

U額=U-U″=12V-7V=5V；

根據P=UI可得燈泡正常發光時的電流:

電路的總功率:

P總=UIL=12V×0.5A=6W

（3）若把小燈泡換成一個定值電阻R，根據電阻的熱效應可知：通過電阻的電流所做的功都用于產生熱量。則:

Q=W；

由于通過電阻的電流所做多少功，電阻就需要消耗多少電能，則:

W=E；

所以:

Q=W=E。