Question

某科學興趣小組的同學在實驗室發現一個有趣的元件（如圖甲所示）：透明玻璃殼內有一個標有“6V 3.6W”字樣的小燈泡L（阻值不變）和一個由一種半導體材料制成的導體R₀，A、B、C是其外露的三個接線柱．為進一步了解導體R₀的某些特征，他們使用了如圖乙所示電源電壓恒為6V的實驗裝置，把導線M、N分別與A，C接線柱相連，閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片P，測得了一組電流表和電壓表的讀數，并繪制成圖丙所示曲線．
（1）小燈泡L的電阻和它正常工作時的電流是多少？
（2）小明同學在原來連線的基礎上，再用導線連接A、B兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到a端，此時電流表的示數是多少安培？
（3）若把導線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關S，把滑片P移到a端，則小燈泡消耗的電功率為多少？

Answer 1

解：（1）燈泡的電阻：
R_L===10Ω，
燈正常工作時的電流：
I_L===0.6A；
（2）由圖象可知，當U=6V時，通過R₀的電流為I₀為0.6A，
則I=I_L+I₀=0.6A+0.6A=1.2A；
（3）此時燈和半導體元件組成串聯電路，U_總=IR_L+U，
查半導體的I-U曲線可知，只有當U₀=4V時，I=0.2A，上述等式成立，
則此時小燈功率為P_L=U_LI=（U-U₀）I=（6V-4V）×0.2A=0.4W．
答：（1）小燈泡L的電阻為10Ω，正常工作時的電流為0.6A；
（2）此時電流表的示數為1.2A；
（3）小燈泡消耗的電功率為0.4W．
分析：（1）由燈的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據R=求出燈絲電阻，利用歐姆定律求出燈正常工作時的電流；
（2）再用導線連接A、B兩個接線柱，閉合開關S，把滑片P移到a端時，電阻R₀和燈L并聯，此時燈泡正常工作，通過燈泡的電流和額定電流相等，再從圖中找出當電壓為6V時通過R₀的電流值I₀，利用并聯電路的電流特點求電流表的示數；
（3）把導線M、N分別接到A、B接線柱上，閉合開關S，把滑片P移到a端時，電阻R₀和燈L串聯，根據串聯電路的電壓特點和歐姆定律確定電路中的電流，再利用P=UI求出小燈泡消耗的電功率．
點評：本題考查了學生對燈銘牌的理解和運用、電路動態分析、串并聯電路的特點，歐姆定律、電功率的計算，是一道較難的題目．