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“6V 3W”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(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．
（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，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？請具體說明．

Answer 1

【答案】
（1）解：燈泡正常發(fā)光時的電阻：RL= = =12Ω
（2）解：P在某一位置時，U2=1V，I=0.5A，而燈泡正常發(fā)光時的電流：IL= = =0.5A，因此此時燈泡正常發(fā)光，并且燈泡兩端電壓為6V；

由I= 可知，電阻R1兩端電壓：U1=IR1=0.5A×6Ω=3V；

電源電壓：U=UL+U1+U2=6V+3V+1V=10V；

當P在最右端時，U2′=6V，I′=0.3A

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）解：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= = =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
【解析】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．（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．