Question

（2011?松北區(qū)一模）在解決具體問(wèn)題的實(shí)踐活動(dòng)中，會(huì)增進(jìn)我們對(duì)物理、對(duì)生活的深入了解．小文同學(xué)在家中發(fā)現(xiàn)的燈泡上標(biāo)著“6Ω  60V”，他設(shè)計(jì)的思路是：通過(guò)串聯(lián)電阻的方法，讓這個(gè)燈泡在220V的電壓下正常工作．
（1）請(qǐng)你幫他計(jì)算出需要串聯(lián)的電阻阻值．
（2）可是小文同學(xué)只找到了這樣四個(gè)規(guī)格的電阻：“6Ω 4A”；“10Ω 6A”；“20Ω 8A”；“80Ω 6A”．請(qǐng)你幫他在虛線(xiàn)框內(nèi)完成電阻的連接，并標(biāo)出所用電阻的規(guī)格．
（3）小文的設(shè)計(jì)思路是符合用電安全的，請(qǐng)你通過(guò)數(shù)據(jù)分析，小文的設(shè)計(jì)在實(shí)際生活中是否可行．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出串聯(lián)電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律分別表示出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出等式求出需要串聯(lián)的電阻阻值；
（2）根據(jù)歐姆定律可得燈泡正常工作時(shí)的電流可知兩電阻串聯(lián)不能完成電路，只能采用并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)特點(diǎn)選用電阻和設(shè)計(jì)電路；
（3）計(jì)算出并聯(lián)電阻消耗的電功率然后與燈泡的電功率相比較即可得出小文的設(shè)計(jì)在實(shí)際生活中是否可行．

解答：解：（1）∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴串聯(lián)電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_L=220V-60V=160V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴根據(jù)歐姆定律可得：

UL

RL

=

UR

R

，即

60V

6Ω

=

160V

R

，
解得：R=16Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：
I_L=

UL

RL

=

60V

6Ω

=10A，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴“6Ω 4A”和“10Ω 6A”串聯(lián)時(shí)，不能完成電路，應(yīng)采用并聯(lián)，
∵并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，
∴“20Ω 8A”與“80Ω 6A”并聯(lián)時(shí)，電路中的總電阻：
R=

R1R2

R1+R2

=

20Ω×80Ω

20Ω+80Ω

=16Ω，符合題意，設(shè)計(jì)的電路圖如下所示：

（3）上面的設(shè)計(jì)中，燈泡的電功率：
P_L=P_LI_L=60V×10A=600W，
并聯(lián)電阻消耗的電功率：
P_R=U_RI_L=160V×10A=1600W，
∵P_R＞P_L，
∴小文的設(shè)計(jì)在實(shí)際生活中是不可行的．
答：（1）請(qǐng)需要串聯(lián)的電阻阻值為16Ω；
（2）電阻的連接如上圖所示；
（3）小文的設(shè)計(jì)在實(shí)際生活中是不可行，計(jì)算過(guò)程如上圖所示．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是會(huì)根據(jù)電功率評(píng)價(jià)小文的設(shè)計(jì)方案，要注意各電阻允許通過(guò)的最大電流．