Question

运用知识解决问题：（1）电炉子工作时，电炉丝断了，将断的电炉丝接好后重新接入电路，工作不长时间又会

运用知识解决问题：（1）电炉子工作时，电炉丝断了，将断的电炉丝接好后重新接入电路，工作不长时间又会烧断，为什么？答：根据公式Q=______可知，在相同时间内，______一定时，电流产生的热量跟______成反比．断的电炉丝重新接好后，电炉丝的长度变______，其电阻变______，相同条件下，电流产生的热量多，因此将断的电炉丝接好后重新接入电路，工作不长时间又会烧断．（2）如图的电路盒面板上有：红、绿灯各一只，两个开关S1、S2，电流表二只，电源．在不打开盒子的情况下，为探究盒内电路结构，进行了如下实验： 只闭合开关 S1 S2 S1和S2 灯的发光情况 红灯 不亮 不亮 亮 绿灯 不亮 亮 亮 电流表A1示数 没有示数 没有示数 有一定示数I1（I1＜I3） 电流表A2示数 没有示数 有一定示数I2 有一定示数I3（I3＞I2）请根据实验情况在方框内画出盒内电路的电路图，并将面板上的实物元件连接起来．（3）如图电路中，已知电源电压6V恒定，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，灯L1和L2的规格分别为“6V 1.8W”和“6V 1.2W”，滑动变阻器R的规格为“50Ω 1.5A”，不计温度对灯丝电阻的影响，求：①变阻器的滑片p放在最左端时，闭合开关S1、S2、S3，电压表和电流表的读数是多少？②若两灯中只允许一盏灯工作，且要求电路元件安全使用，在滑片移动过程中，整个电路至少消耗多少电功率？

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Answer 1

解：（1）根据公式Q=

U2

R

t可知，在相同时间内，电压一定时，电流产生的热量跟电阻成反比．断的电炉丝重新接好后，电炉丝的长度变 短，其电阻变小，相同条件下，电流产生的热量多，因此将断的电炉丝接好后重新接入电路，工作不长时间又会烧断．
故答案为：（1）

U2

R

t   电压   电阻   短   小．
（2）①S₁闭合时，两灯都不亮，整个电路都不工作，说明S₁在干路中；
②闭合S₂时，红灯都亮，绿灯L₂不亮，电流表A₂有示数，说明S₂控制绿灯的工作，电流表可能在干路中，也可能与红灯串联；
③闭合S₁和S₂时，红、绿灯都亮，电流表都有示数，并且I₁＜I₃，I₃＞I₂，结合①②可得，红绿灯并联，开关S₂控制整个电路，S₁控制红灯所在的支路；电流表A₂测量干路电流，电流表A₁与红灯串联．
（3）①R₁=

U 2 1

P1

=

(6V)2

1.8W

=20Ω；R₂=

U 2 2

P2

=

(6V)2

1.2W

=30Ω．
滑片P放在最左端时，闭合开关S₁、S₂、S₃后，电路为两灯泡并联，电压表被短路，故示数为0；
电流表测量干路电流I=I₁+I₂=

6V

20Ω

+

6V

30Ω

=0.5A；
②因为R₁＜R₂，所以当L₂与滑动变阻器串联时，电路中消耗的功率的最小；
当滑动变阻器的阻值全部接入时，
电路的电流为I_最小=

U

R2+R

=

6V

50Ω+30Ω

=0.075A，
滑动变阻器分得的电压为U_R最大=I_最小R=0.075A×50Ω=3.75V＞3V，
所以滑动变阻器不能全部接入电路，即滑动变阻器分得的电压为U_R=3V时，电路中的电流最小；
此时灯泡分得的电压为U₂′=U-U_R=6V-3V=3V，电路中的电流为I″=

3V

30Ω

=0.1A，
因此整个电路消耗的最小功率P=UI″=6V×0.1A=0.6W．
答：①电压表的读数为0，电流表的读数为0.5A；
②电路的功率至少为0.6W．