Question

3．寒寒在學(xué)習(xí)了滑動(dòng)變阻器的原理后，用鉛筆芯代替電阻線制作了一盞實(shí)驗(yàn)臺燈．如圖所示是臺燈的原理圖，AB表示鉛筆芯，P是滑片，寒寒選擇的小燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”的字樣．閉合開關(guān)S后，把滑片P移到A端時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；把滑片P移到B端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.2A．（小燈泡的阻值不隨溫度變化）求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)？
（2）鉛筆芯的最大阻值？
（3）滑片P移到B端后通電2min，求這2min內(nèi)電流通過燈泡所做的功．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)滑片P移到A端時(shí)，電路為燈泡L的簡單電路，根據(jù)燈泡正常發(fā)光是的電壓和額定電壓相等可知電源的電壓，根據(jù)P=UI可求電路中電流表的示數(shù)；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，當(dāng)滑片P移到B端時(shí)，燈泡與變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器的最大阻值；
（3）根據(jù)W=UIt=I²Rt求出滑片P移到B端后通電2min電流通過燈泡所做的功．

解答 解：（1）當(dāng)滑片P移到A端時(shí)，電路為燈泡L的簡單電路，
因小燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U=U_L=6V，
由P=UI可得，電路中電流表的示數(shù)：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
當(dāng)滑片P移到B端時(shí)，燈泡與變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
則電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，鉛筆芯的最大阻值：
R_AB=R-R_L=30Ω-12Ω=18Ω；
（3）滑片P移到B端后通電2min，電流通過燈泡所做的功：
W_L=U_LI′t=（I′）²R_Lt=（0.2A）²×12Ω×2×60s=57.6J．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)為0.5A；
（2）鉛筆芯的最大阻值為18Ω；
（3）滑片P移到B端后通電2min，這2min內(nèi)電流通過燈泡所做的功為57.6J．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應(yīng)用，要注意燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等．