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2.在綜合實踐活動課上,小明設計了如圖所示的模擬調(diào)光燈電路,燈的銘牌上看不清它的規(guī)格,但老師告訴他說該燈正常工作時電阻是12Ω,此電路中電源電壓不變,定值電阻R1的阻值為6Ω.將滑動變阻器R2的滑片P置于最右端,閉合開關,電壓表和電流表示數(shù)分別為6V和0.3A;移動滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數(shù)分別為1V和0.5A,此時燈恰好正常發(fā)光.
(1)燈泡L的額定電壓是多大?
(2)滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率多大?
(3)為使燈泡安全工作,R2的滑片能自由滑動,且滑片P滑到某一端時燈泡能正常發(fā)光,應采取怎樣的保護措施?請計算說明.

分析 由電路圖可知,燈泡、R1、R2串聯(lián)連接,電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流.
(1)知道燈恰好正常發(fā)光時電路中的電流和燈泡的電阻,根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓即為燈泡的額定電壓;
(2)燈泡正常發(fā)光時,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出電源的電壓;滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,根據(jù)歐姆定律求出R1兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓,根據(jù)P=UI求出燈泡的實際功率;
(3)根據(jù)題意確定滑動變阻器的位置,然后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出電路中的總電阻,最后根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點求出串聯(lián)電阻的阻值.

解答 解:由電路圖可知,燈泡L、R1、R2串聯(lián)連接,電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流.
(1)電壓表和電流表示數(shù)分別為1V和0.5A時,燈恰好正常發(fā)光,
由I=UR可得,燈泡的額定電壓:
UL=IRL=0.5A×12Ω=6V;
(2)燈泡正常發(fā)光時,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,電源的電壓:
U=UL+IR1+U2=6V+0.5A×6Ω+1V=10V;
當P在最右端時,U2′=6V,I′=0.3A,則電阻R1兩端電壓:
U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V,
燈泡兩端的實際電壓:
UL′=U-U1′-U2′=10V-1.8V-6V=2.2V,
燈泡的實際功率:
PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W;
(3)根據(jù)題意可知,滑片P在最左端時,燈泡正常發(fā)光,
此時電路中的總電阻:R=UIL=10V0.5A=20Ω,
所以需要在電路中串聯(lián)定值電阻的阻值:
R′=R-RL-R1=20Ω-12Ω-6Ω=2Ω.
答:(1)燈泡L的額定電壓是6V;
(2)滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率為0.66W;
(3)為使燈泡安全工作,應在電路中串聯(lián)一個2Ω的電阻.

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率的公式的應用,關鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等.

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