Question

在物理活動(dòng)課上，需要一個(gè)燈泡照明，一位同學(xué)找來(lái)一個(gè)“6V 1A”的小燈泡，另一位同學(xué)拿來(lái)輸出電壓為15V的電源，指導(dǎo)老師拿來(lái)了從規(guī)格為“20Ω 0.5A”廢舊滑動(dòng)變阻器上拆下的電阻線(xiàn)（電阻線(xiàn)的電阻0.5Ω/cm），請(qǐng)你和他們一起完成下列問(wèn)題．
（1）若要使小燈泡正常發(fā)光，需要串聯(lián)一根多長(zhǎng)的電阻線(xiàn)？
（2）請(qǐng)你對(duì)上述做法會(huì)產(chǎn)生的后果加以分析．
（3）若電阻線(xiàn)足夠長(zhǎng)，怎樣做才能避免你分析的后果？

Answer 1

解：（1）燈泡的電阻R_L===6Ω，
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻線(xiàn)分得的電壓U_線(xiàn)=U-U_額=15V-6V=9V，
電阻線(xiàn)的電阻R_線(xiàn)===9Ω，
電阻線(xiàn)的長(zhǎng)度=18cm．
答：要使小燈泡正常發(fā)光，需要串聯(lián)一根18cm的電阻線(xiàn)．
（2）由題意可知，燈泡的額定電流為1A，而電阻線(xiàn)的最大允許電流為0.5A，所以此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的電阻線(xiàn)容易燒斷．
（3）要想使燈泡正常發(fā)光，則電路中的電流應(yīng)為1A，根據(jù)影響電阻大小的因素可知，當(dāng)其他條件不變時(shí)，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2被，橫截面積增大為原來(lái)的2倍時(shí)，總電阻不變，但允許通過(guò)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，即截取兩根36cm的電阻線(xiàn)并聯(lián)．
分析：（1）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)求出電阻線(xiàn)的阻值，進(jìn)一步求出電阻線(xiàn)的長(zhǎng)度．
（2）根據(jù)燈泡的額定電流和電阻絲的最大允許電流進(jìn)行分析．
（3）根據(jù)影響電阻大小的因素，長(zhǎng)度、材料、橫截面積、溫度進(jìn)行分析，結(jié)合歐姆定律進(jìn)行解答．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的計(jì)算，關(guān)鍵是理解滑動(dòng)變阻器和燈泡銘牌參數(shù)的含義，并能根據(jù)影響電阻大小的因素設(shè)計(jì)電路．