Question

7．如圖所示是小明制作的一只模擬調光燈．電源電壓為3V，小燈泡正常發(fā)光的電壓為2.4V．閉合開關，回形針在鉛筆芯最右端時，燈泡兩端的電壓為0.6V，流過燈泡的電流為0.1A．向左移動回形針，小燈泡正常發(fā)光時，流過燈泡的電流為0.3A．求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時的電阻；
（2）回形針在最右端時，電流通過鉛筆芯10s內所做的功；
（3）為了使該裝置在調節(jié)過程中不至于使燈兩端的電壓超過2.4V，請說出你的具體做法．

Answer 1

分析 （1）知道額定電壓和正常發(fā)光時的電流，利用歐姆定律求燈絲電阻；
（2）回形針在最右端時，知道燈泡兩端的電壓，可求鉛筆芯兩端的電壓，又知道流過燈泡的電流，根據(jù)電路特點和W=UIt計算電流通過鉛筆芯10s內所做的功；
（3）燈泡正常發(fā)光時，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律求鉛筆芯連入電路的電阻，由此分析解答．

解答 解：
（1）由題知，小燈泡正常發(fā)光的電壓為2.4V，電流為0.3A，
由歐姆定律可得小燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω；
（2）閉合開關，回形針在鉛筆芯最右端時，鉛筆芯與燈泡串聯(lián)，燈泡兩端的電壓為0.6V，流過燈泡的電流為0.1A．
由串聯(lián)電路特點可知：
U_鉛筆芯=U-U_燈=3V-0.6V=2.4V，
I_鉛筆芯=I_燈=0.1A，
所以電流通過鉛筆芯10s內所做的功：
W_鉛筆芯=U_鉛筆芯I_鉛筆芯t=2.4V×0.1A×10s=2.4J；
（3）小燈泡正常發(fā)光時，由串聯(lián)電路特點可知，鉛筆芯兩端電壓：
U_鉛筆芯′=U-U_額=3V-2.4VV=0.6V，
I_鉛筆芯′=I_額=0.3A，
所以此時鉛筆芯連入電路的最小阻值：
R_鉛筆芯=$\frac{{U}_{鉛筆芯}′}{{I}_{鉛筆芯}′}$=$\frac{0.6V}{0.3A}$=2Ω．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時的電阻為8Ω；
（2）回形針在最右端時，電流通過鉛筆芯10s內所做的功為=2.4J；
（3）為了使該裝置在調節(jié)過程中不至于使燈兩端的電壓超過2.4V，鉛筆芯連入電路不能小于2Ω．

點評 本題考查了歐姆定律的應用、電功的計算、串聯(lián)電路的電壓關系，利用好隱含條件“燈正常發(fā)光時，U_燈=U_額”是本題的關鍵．