Question

【題目】如圖甲所示的電路，電源電壓不變，R0為定值電阻，燈泡L標有“6V 3W”字樣，電流表量程為，當只閉合開關S、S1，滑動變阻器滑片P位于R1的中點時，燈泡L的實際功率為0.5W；當只閉合開關S、S2，滑動變阻器的阻值接入電路，電流表的示數為0.15A。定值電阻R0和標有“6V 3W”燈泡L的信息圖像如圖乙所示。求∶

(1)燈泡正常發光10min，電流通過燈泡產生的熱量；

(2)電源電壓；

(3)為保證電路安全，電路消耗的最大電功率及滑動變阻器連入電路的阻值（要求：L、R0、R1最多只有兩個連在電路中）。

Answer 1

【答案】(1)；(2)7.5V；(3)3.75W；

【解析】

(1)根據可得，燈泡正常發光10min，電流通過燈泡產生的熱量

(2)當只閉合開關S、S1， R1和燈泡L串聯，由圖可知，當燈泡L的實際功率為0.5W時，燈泡兩端的電壓為2V，通過電路的電流為0.25A。設電源電壓為U，根據串聯電路電壓的特點可得

當只閉合開關S、S2時，R0和R1串聯，電路中的電流為0.15A時，電阻R0的兩端的電壓3V。同理可得

聯立可得

所以電源電壓為7.5V。

(3)若R1和燈泡L串聯，因為燈泡的的規格為“6V 3W”，則電路中允許通過的最大電流為

燈泡的電阻為

此時電路中的總電阻為

滿足題意。根據可得，電路消耗的最大電功率為

若R0和R1串聯， 電流表的量程為，電路中允許通過的最大電流為0.6A，此時電路消耗的最大電功率為

根據R0的圖像可得，定值電阻R0的大小為

此時電路中的總電阻為

不滿足題意。

綜上所得，為了保證電路安全，R1和燈泡L串聯,電路消耗的最大電功率為3.75W。此時電路中的電流為0.5A，設滑動變阻器接入電路中的阻值為，根據串聯電路電壓特點可得

解得。

答：(1)燈泡正常發光10min，電流通過燈泡產生的熱量為；

(2)電源電壓是；

(3)為保證電路安全，電路消耗的最大電功率是3.75W，滑動變阻器連入電路的阻值是。