Question

14．寒寒在學習了滑動變阻器的原理后，用鉛筆芯代替電阻線制作了一盞可調節(jié)亮度的實驗臺燈．如圖所示是臺燈的原理圖，寒寒選擇的小燈泡L上標有“3V  0.75W”的字樣．閉合開關S，回形針在鉛筆芯最左端時，小燈泡正常發(fā)光；把回形針移到最右端時，通過小燈泡的電流為0.1A．（電源電壓保持不變，小燈泡的阻值不隨溫度變化）
求：（1）小燈泡的電阻；
（2）鉛筆芯的最大阻值；
（3）當回形針移到最右端時，小燈泡的實際功率．

Answer 1

分析 （1）已知小燈泡的額定電壓和額定功率（燈泡上標出的參數），可利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計算出小燈泡的電阻；
（2）閉合開關S后，把回形針移到左端時，電路中只有小燈泡，而此時小燈泡正常發(fā)光，從而可以判斷出電源電壓；把回形針移到右端時，小燈泡和鉛筆芯串聯(lián)接入電路，知道此時電路中的電流和小燈泡的電阻，可利用公式U=IR計算出小燈泡兩端的電壓，再利用串聯(lián)電路電壓的特點和歐姆定律計算出鉛筆芯的最大阻值；
（3）知道此時電路中的電流和小燈泡的電阻，可利用公式P=I²R計算出小燈泡的實際功率．

解答 解：
（1）因為P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
所以燈泡電阻為R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（3{V）}^{2}}{0.75W}$=12Ω；
（2）由回形針在鉛筆芯最左端時，小燈泡正常發(fā)光可知：U=U_額=3V；
把回形針移到最右端時：I₁=I₂=0.1A，
因為I=$\frac{U}{R}$，
所以燈泡兩端實際電壓為U_L=I₁R_L=0.1A×12Ω=1.2V，
回形針兩端電壓為U₂=U-U₁=3V-1.2V=1.8V，
回形針的最大阻值為R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.8V}{0.1A}$=18Ω；
（3）燈泡的實際功率為P_L=U_LI₁=1.2V×0.1A=0.12W．
答：
（1）小燈泡的電阻為12Ω；
（2）鉛筆芯的最大阻值為18Ω；
（3）當回形針移到最右端時，小燈泡的實際功率為0.12W．

點評 本題考查了求燈泡額定電流、回形針的最大阻值、燈泡實際功率問題，分析清楚電路結構是正確解題的前提與關鍵，應用電功率公式、串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．