Question

【題目】如圖所示為模擬調(diào)光燈電路，電路中電源電壓不變，燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，且燈絲電阻隨溫度的變化而變化，定值電阻R1的阻值為6SZ.將滑動變阻器R2的滑片P置于最右端，閉合開關(guān)，電壓表和電流表示數(shù)分別為6V和0.2A;移動滑片P至某一位置，電壓表和電流表示數(shù)分別為3V和0. 5A.則:

(1)燈泡L正常發(fā)光時的電阻是多少?

(2)電源電壓是多少?

(3)當(dāng)R2的滑片P在最右端時，閉合開關(guān)，燈泡L的實際功率是多少?

(4)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(yīng)將R1更換為多少歐姆的定值電阻?

Answer 1

【答案】(1) 12Ω；(2)9V (3) 0.54W (4) 6Ω

【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，電流表測電路中的電流．

（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(dāng)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．

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，電流表測電路中的電流。

(1)由P=可得，燈泡正常發(fā)光時的電阻：

RL===12Ω；

(2)由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時的電流：

IL===0.5A，

P在某一位置時,U2=1V，I=0.5A，則此時燈泡正常發(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×4Ω=2V，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，電源的電壓：

U=UL+U1+U2=6V+2V+1V=9V；

當(dāng)P在最右端時,U′2=6V,I′=0.3A,則電阻R1兩端電壓：

U′1=I′R1=0.3A×4Ω=1.2V，

燈泡兩端的實際電壓：

U′L=UU′1U′2=9V1.2V6V=1.8V，

燈泡的實際功率：

P′L=U′LI′L=1.8V×0.3A=0.54W，

(3)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===18Ω，

因此應(yīng)將R1更換為R′：R′=RRL=18Ω12Ω=6Ω.

答：(1) 12Ω；(2)9V(3) 0.54W(4) 6Ω