Question

13．小莉在實(shí)踐活動(dòng)中設(shè)計(jì)的模擬調(diào)光燈電路，如圖所示．她選用的電源電壓恒為12V，小燈泡上標(biāo)有“6V 6W”、滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω 2A”字樣．若不考慮燈泡溫度對(duì)電阻的影響，閉合開(kāi)關(guān)s后，問(wèn)：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是多少？
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)？
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，電路消耗的總功率是多少？
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，會(huì)出現(xiàn)的情況是什么？

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓；
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，利用P=UI求出電路消耗的總功率；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，燈泡兩端的電壓和電源的電壓相等，電壓表測(cè)電源的電壓，然后與燈泡的額定電壓相比判斷燈泡會(huì)出現(xiàn)的情況．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓．
（1）小燈泡上標(biāo)有“6V 6W”表示燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為6V，功率為6W，
根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}=\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，接入電路的電阻R=10Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
根據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}=\frac{12V}{6Ω+10Ω}$=0.75A，
電壓表的示數(shù)：
U_L=IR_L=0.75A×6Ω=4.5V；
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，電路消耗的總功率：
P=UI=12V×0.75A=9W；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，燈泡兩端的電壓和電源的電壓相等，因電源的電壓比燈泡兩端的電壓大得多，故燈泡會(huì)被燒壞，此時(shí)電壓表的示數(shù)為12V．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是6Ω；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)為4.5V，
（3）電路消耗的總功率是9W；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，小燈泡會(huì)被燒壞，電壓表的示數(shù)為12V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是知道燈泡兩端的實(shí)際電壓比額定電壓大得多時(shí)燈泡會(huì)被燒壞，如果實(shí)際電壓略大于額定電壓時(shí)燈泡會(huì)發(fā)出耀眼的光芒．