Question

【題目】如圖所示為模擬調光燈電路，電路中電源電壓不變，燈泡L標有“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，電壓表和電流表示數分別為6V和0.2A;移動滑片P至某一位置，電壓表和電流表示數分別為3V和0. 5A.則:

(1)燈泡L正常發光時的電阻是多少?

(2)電源電壓是多少?

(3)當R2的滑片P在最右端時，閉合開關，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光，應將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）燈泡正常發光時的功率和額定功率相等，根據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，然后燈泡的額定電流比較確定燈泡的發光情況，并根據歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓，再根據串聯電路電壓的特點求出電源電壓；當P在最右端時，根據歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓，再利用串聯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）根據題意確定滑動變阻器的位置，然后根據歐姆定律的變形公式求出電路中的總電阻，最后根據串聯電路電阻的特點求出串聯電阻的阻值．

由電路圖可知,燈泡、R1、R2串聯連接,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，燈泡正常發光時的電阻：

RL===12Ω；

(2)由P=UI可得，燈泡正常發光時的電流：

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)根據題意可知，滑片P在最左端時，燈泡正常發光，

此時電路中的總電阻：R===18Ω，

因此應將R1更換為R′：R′=RRL=18Ω12Ω=6Ω.

答：(1) 12Ω；(2)9V(3) 0.54W(4) 6Ω