Question

【題目】在綜合實踐活動課上，小明設計了如圖所示的模擬調光燈電路，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，電壓表和電流表示數分別為8V和0.3A；移動滑片P至某一位置，電壓表和電流表示數分別為1V和0.5A．

（1）燈泡L正常發光時的電阻多大？

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

（3）在電路中串聯一個2Ω的電阻

【解析】

試題分析：由電路圖可知，燈泡、R1、R2串聯連接，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流．

（1）燈泡正常發光時的功率和額定功率相等，根據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，然后燈泡的額定電流比較確定燈泡的發光情況，并根據歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓，再根據串聯電路電壓的特點求出電源電壓；當P在最右端時，根據歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓，再利用串聯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）根據題意確定滑動變阻器的位置，然后根據歐姆定律的變形公式求出電路中的總電阻，最后根據串聯電路電阻的特點求出串聯電阻的阻值．

解：

由電路圖可知，燈泡、R1、R2串聯連接，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，燈泡正常發光時的電阻：

RL===16Ω；

（2）由P=UI可得，燈泡正常發光時的電流：

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）根據題意可知，滑片P在最左端時，燈泡正常發光，

此時電路中的總電阻：R===24Ω，

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

答：（1）燈泡L正常發光時的電阻是16Ω；

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

（3）在電路中串聯一個2Ω的電阻．