Question

13．一只小燈泡上標有“6V 3W”，與滑動變阻器串聯(lián)連入電路，電源電壓為18V并保持不變，電路如圖所示，電流表選擇量程為0～0.6A，電壓表選擇量程為0～15V，不考慮溫度燈泡電阻值的影響
（1）燈泡電阻是多少？
（2）燈泡正常工作時電路的總功率是多少？
（3）在保證器材安全的情況下，滑動變阻器連入電路的最小值是多少？

Answer 1

分析 （1）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=UI求出電路中的電流，利用P=UI求出電路的總功率；
（3）比較燈泡正常發(fā)光時的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
電路的總功率：
P=UI=18V×0.5A=9W；
（3）燈泡正常發(fā)光時的電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，
則電路中的最大電流為0.5A，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{18V}{0.5A}$=32Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑=R-R_L=32Ω-12Ω=20Ω．
答：（1）燈泡電阻是12Ω；
（2）燈泡正常工作時電路的總功率是9W；
（3）在保證器材安全的情況下，滑動變阻器連入電路的最小值是20Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用，要注意電路中的電流最大時滑動變阻器接入電路中的電阻最小．