Question

【題目】在綜合實踐活動課上，小明設(shè)計了如圖所示的模擬調(diào)光燈電路，此電路中電源電壓不變，燈泡L標有“8V 4W”字樣，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(guān)，電壓表和電流表示數(shù)分別為8V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．

（1）燈泡L正常發(fā)光時的電阻多大？

（2）滑動變阻器R2的滑片P在最右端時，閉合開關(guān)，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(yīng)采取怎樣的保護措施？請具體說明．

Answer 1

【答案】（1）燈泡L正常發(fā)光時的電阻是16Ω；

（2）滑動變阻器R2的滑片P在最右端時，閉合開關(guān)，燈泡L的實際功率為0.66W；

（3）在電路中串聯(lián)一個2Ω的電阻

【解析】

試題分析：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）燈泡正常發(fā)光時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=求出燈泡的電阻；

（2）已知滑片在某一點時電壓表和電流表的示數(shù)，然后燈泡的額定電流比較確定燈泡的發(fā)光情況，并根據(jù)歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點求出電源電壓；當(dāng)P在最右端時，根據(jù)歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓，再利用串聯(lián)電路電壓的特點求出燈泡兩端電壓，最后利用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：

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）由P=可得，燈泡正常發(fā)光時的電阻：

RL===16Ω；

（2）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時的電流：

IL===0.5A，

P在某一位置時，U2=1V，I=0.5A，則此時燈泡正常發(fā)光，并且燈泡兩端電壓為8V，

由I=可知，電阻R1兩端電壓：U1=IR1=0.5A×6Ω=3V，

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+U1+U2=8V+3V+1V=12V；

當(dāng)P在最右端時，U2′=8V，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′=12V﹣1.8V﹣8V=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===24Ω，

所以需要在電路中串聯(lián)定值電阻的阻值：R′=R﹣RL﹣R1=24Ω﹣16Ω﹣6Ω=2Ω．

答：（1）燈泡L正常發(fā)光時的電阻是16Ω；

（2）滑動變阻器R2的滑片P在最右端時，閉合開關(guān)，燈泡L的實際功率為0.66W；

（3）在電路中串聯(lián)一個2Ω的電阻．