Question

12．有兩只燈泡，燈L₁“6V 6W”、燈L₂“6V 3W”，L₁和L₂中電流隨兩端電壓變化關(guān)系的圖象如圖甲所示．
（1）將L₁、L₂并聯(lián)接在6V電源兩端，求1min內(nèi)電路消耗的電能；
（2）將L₁、L₂串聯(lián)接在某電源兩端，使L₂燈恰好正常發(fā)光，求此時L₁燈電阻；
（3）將L₁與一個滑動變阻器（50? 2A）串聯(lián)接在6V電源兩端，如圖乙所示，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)滑動變阻器的功率和燈L₁功率相等時，求滑動變阻器的功率．

Answer 1

分析 （1）將L₁、L₂并聯(lián)接在6V電源兩端，都正常發(fā)光，由W=Pt計(jì)算1min內(nèi)電路消耗的電能；
（2）將L₁、L₂串聯(lián)接在某電源兩端，使將L₂燈恰好正常發(fā)光，說明將L₂達(dá)到額定電壓，由此根據(jù)圖象判斷將L₁燈的電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算其電阻；
（3）由P=I²R，滑動變阻器和L₁燈串聯(lián)功率相等時，它們的電阻相等，所以電壓相等，由圖象根據(jù)P=UI可計(jì)算其功率．

解答 解：（1）L₁、L₂并聯(lián)接在6V電源兩端，都正常發(fā)光，
因?yàn)镻=$\frac{W}{t}$，
所以1min內(nèi)電路消耗的電能：
W_總=P_總t=（6W+3W）×60s=540J；
（2）L₁、L₂串聯(lián)接在某電源兩端，使L₂燈恰好正常發(fā)光，
因?yàn)镻=UI，
所以：I₁=I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由圖象此時U₁=2V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
（3）當(dāng)L₁與滑動變阻器串聯(lián)接在6V電源兩端時，兩者電流相等，
根據(jù)P=I²R，當(dāng)R₁=R_變時功率相等，
根據(jù)U=IR可知：U₁′=U_變=$\frac{1}{2}$×6V=3V，
由圖象此時I₁′=0.7A，
所以滑動變阻器的功率：P=P₁=U₁′I₁′=3V×0.7A=2.1W．
答：（1）將L₁、L₂并聯(lián)接在6V電源兩端，1min內(nèi)電路消耗的電能為540J；
（2）將L₁、L₂串聯(lián)接在某電源兩端，使L₂燈恰好正常發(fā)光，此時L₁燈電阻為4Ω；
（3）滑動變阻器的功率為2.1W．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律和電功率的計(jì)算，解題的關(guān)鍵是根據(jù)串聯(lián)和并聯(lián)電路特點(diǎn)從圖象中獲取有用的信息．