《2025年原创新课堂九年级物理下册人教版》

 
12.(2022·达州)如图甲所示,电源电压恒定不变,灯泡L的额定电压为6 V,滑动变阻器$R_2$的规格为“100 Ω 1 A”,电压表的量程为0～15 V,电流表的量程为0～0.6 A。当断开开关$S_1$、$S_3$,闭合$S_2$,移动滑片,电压表示数为3 V时灯泡正常发光。图乙是灯泡L、电阻$R_1$的$I - U$图象。求：
(1)灯泡正常发光时的电阻。
(2)闭合$S_1$、$S_2$、$S_3$时,允许通过滑动变阻器的最大电流。
(3)断开$S_2$、$S_3$,闭合$S_1$时,电路的总功率。

答案： 解：
(1) 灯泡的额定电压为6 V，由图乙可知灯泡的额定电流为0.5 A，灯泡正常发光时的电阻$R_{L}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{6\ V}{0.5\ A}=12\ \Omega$
(2) 当断开开关$S_{1}$、$S_{3}$，闭合$S_{2}$，灯L与滑动变阻器$R_{2}$串联，电压表测滑动变阻器两端电压，移动滑片，电压表示数为3 V时灯泡正常发光，电源电压$U = U_{额}+U_{滑}=6\ V + 3\ V = 9\ V$，由图乙可知，当$R_{1}$两端的电压$U_{1}=6\ V$时，通过$R_{1}$的电流$I_{1}=0.3\ A$，$R_{1}$的阻值$R_{1}=\frac{U_{1}}{I_{1}}=\frac{6\ V}{0.3\ A}=20\ \Omega$，闭合$S_{1}$、$S_{2}$、$S_{3}$时，灯L被短路，定值电阻$R_{1}$与滑动变阻器$R_{2}$并联，电流表测干路电流，此时通过$R_{1}$的电流$I_{1}'=\frac{U}{R_{1}}=\frac{9\ V}{20\ \Omega}=0.45\ A$，因为电流表的量程为0～0.6 A，故干路电流最大为$I_{大}=0.6\ A$，通过滑动变阻器$R_{2}$的最大电流$I_{2大}=I_{大}-I_{1}'=0.6\ A - 0.45\ A = 0.15\ A$
(3) 断开$S_{2}$、$S_{3}$，闭合$S_{1}$时，灯L与定值电阻$R_{1}$串联，由图乙可知，当电路中的电流$I = 0.3\ A$时，$U_{L}=3\ V$，$U_{1}=6\ V$，电源电压$U = U_{L}+U_{1}=3\ V + 6\ V = 9\ V$，符合题目条件，则此时电路的总功率$P = UI = 9\ V×0.3\ A = 2.7\ W$