Question

如圖所示，電源電壓不變，燈L的電阻不隨溫度變化，斷開開關(guān)S，先將滑動(dòng)變阻器R₂的滑片P移至b端，電流表的示數(shù)為I₁，電壓表的示數(shù)為U₁，R₂消耗的電功率為2W；再將滑片移至滑動(dòng)變阻器的a端，電壓表的示數(shù)為U₂；閉合開關(guān)S，電流表的示數(shù)為I₃，此時(shí)燈泡正常發(fā)光，已知I₁：I₃=2：5，U₁：U₂=2：3．求：
（1）燈L的電阻R_L與R₁的比值．
（2）燈L的額定功率．

Answer 1

解：S斷開，變阻器滑片P移至b端，R_L、R₁、R₂串聯(lián)，等效電路圖如圖1所示；
S斷開，變阻器滑片P移至a端，R_L、R₁串聯(lián)，等效電路圖如圖2所示；
S閉合，電路中只有燈L發(fā)光，等效電路圖如圖3所示．

（1）圖1和圖2中，
∵I=，
∴===，
圖2和圖3中，
∵I₁：I₃=2：5，
∴=，
∵電源的電壓不變，
∴==，
解得：=；
（2）圖1和圖3中，
∵電源的電壓不變，
∴===，
解得：=，
燈L的額定功率：
P_L=I₃²R_L=（I₁）²×R₂=I₁²R₂=×2W=15W．
答：（1）燈L的電阻R_L與R₁的比值為3；2；
（2）燈L的額定功率為15W．
分析：先畫出三種情況的等效電路圖：
（1）根據(jù)歐姆定律表示出圖1和圖2中電壓表的示數(shù)，利用定值電阻的阻值不變求出兩電路的電流關(guān)系，利用圖1和圖3的電流關(guān)系求出圖1與圖3的電流關(guān)系，根據(jù)圖2和圖3中電源的電壓不變及歐姆定律得出等式即可求出燈L的電阻R_L與R₁的比值；
（2）根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)表示出圖1、圖3中的電源，利用電源的電壓不變得出R₂與R_L的電阻關(guān)系，根據(jù)P=I²R表示出圖3中燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率，結(jié)合電阻關(guān)系和電流關(guān)系即可求出其大小，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是畫出三種情況的等效電路圖；解答此類問(wèn)題時(shí)，可將每一種情況中的已知量和未知量都找出來(lái)，仔細(xì)分析找出各情況中的關(guān)聯(lián)，即可列出等式求解．