Question

4．物理興趣小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室制作“可連續(xù)調(diào)節(jié)亮度的調(diào)光燈”，他們用一個(gè)規(guī)格為“12V 8W”的燈泡、標(biāo)有“6Ω  3A”的滑動(dòng)變阻器和12V學(xué)生電源以及開關(guān)和足夠的導(dǎo)線連成如圖甲所示的調(diào)光電路．（燈泡電阻不變）
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)“調(diào)光燈亮度變化不大”，請你計(jì)算出小燈泡的功率變化范圍．
（2）有的同學(xué)認(rèn)為只要按如圖乙所示在原電路上加一根導(dǎo)線，就可以增大調(diào)光燈的亮度變化范圍．請你說出此時(shí)燈泡的電壓和功率的變化范圍．

Answer 1

分析 （1）由圖甲知，L與R串聯(lián)，先計(jì)算燈泡電阻，再由I=$\frac{U}{R}$和P=I²R計(jì)算小燈泡的功率變化范圍；
（2）分析滑片在兩端時(shí)電路的連接方式，由此判斷燈泡電壓和功率變化情況．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得燈泡電阻：
R_L=$\frac{（{U}_{額}）^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（12V）^{2}}{8W}$=18Ω，
由圖甲可知，L與R串聯(lián)，當(dāng)滑片在左端時(shí)，變阻器連入阻值為0，
U_L=U=12V，燈泡正常發(fā)光，所以此時(shí)燈泡正常發(fā)光，P_L=P_額=8W，
當(dāng)滑片P在右端時(shí)，變阻器連入阻值最大，由I=$\frac{U}{R}$和P=I²R可得，小燈泡的功率：
P_L=I²R_L=（$\frac{U}{R+{R}_{L}}$）²×R_L=（$\frac{12V}{6Ω+18Ω}$）²×18Ω=4.5W，
所以小燈泡的功率變化范圍為：4.5～8W；
（2）由乙圖，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最右端時(shí)，燈泡短路，所以燈泡兩端電壓為0，功率為0W，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最左端時(shí)，R與L并聯(lián)，
由并聯(lián)電路特點(diǎn)知，此時(shí)燈泡兩端電壓U_L=U=12V，所以燈泡正常工作，燈泡的電功率為8W，
所以燈泡的電壓變化范圍是0-12V，功率變化范圍是0～8W．
答：（1）小燈泡的功率變化范圍為：4.5～8W；
（2）燈泡的電壓變化范圍是0-12V，功率變化范圍是0～8W．

點(diǎn)評 本題考查了動(dòng)態(tài)電路分析，考查了串聯(lián)和并聯(lián)電路特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，要求學(xué)生能認(rèn)直審題，并能靈活應(yīng)用所學(xué)物理知識進(jìn)行分析判斷．