2.在綜合實(shí)踐活動(dòng)課上,小明設(shè)計(jì)了如圖所示的模擬調(diào)光燈電路,燈的銘牌上看不清它的規(guī)格,但老師告訴他說(shuō)該燈正常工作時(shí)電阻是12Ω,此電路中電源電壓不變,定值電阻R1的阻值為6Ω.將滑動(dòng)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0.3A;移動(dòng)滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數(shù)分別為1V和0.5A,此時(shí)燈恰好正常發(fā)光.
(1)燈泡L的額定電壓是多大?
(2)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在最右端時(shí),閉合開關(guān),燈泡L的實(shí)際功率多大?
(3)為使燈泡安全工作,R2的滑片能自由滑動(dòng),且滑片P滑到某一端時(shí)燈泡能正常發(fā)光,應(yīng)采取怎樣的保護(hù)措施?請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明.

分析 由電路圖可知,燈泡、R1、R2串聯(lián)連接,電壓表測(cè)R2兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)知道燈恰好正常發(fā)光時(shí)電路中的電流和燈泡的電阻,根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓即為燈泡的額定電壓;
(2)燈泡正常發(fā)光時(shí),根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電源的電壓;滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在最右端時(shí),根據(jù)歐姆定律求出R1兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓,根據(jù)P=UI求出燈泡的實(shí)際功率;
(3)根據(jù)題意確定滑動(dòng)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(diǎn)求出串聯(lián)電阻的阻值.

解答 解:由電路圖可知,燈泡L、R1、R2串聯(lián)連接,電壓表測(cè)R2兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)電壓表和電流表示數(shù)分別為1V和0.5A時(shí),燈恰好正常發(fā)光,
由I=$\frac{U}{R}$可得,燈泡的額定電壓:
UL=IRL=0.5A×12Ω=6V;
(2)燈泡正常發(fā)光時(shí),
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+IR1+U2=6V+0.5A×6Ω+1V=10V;
當(dāng)P在最右端時(shí),U2′=6V,I′=0.3A,則電阻R1兩端電壓:
U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V,
燈泡兩端的實(shí)際電壓:
UL′=U-U1′-U2′=10V-1.8V-6V=2.2V,
燈泡的實(shí)際功率:
PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W;
(3)根據(jù)題意可知,滑片P在最左端時(shí),燈泡正常發(fā)光,
此時(shí)電路中的總電阻:R=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{10V}{0.5A}$=20Ω,
所以需要在電路中串聯(lián)定值電阻的阻值:
R′=R-RL-R1=20Ω-12Ω-6Ω=2Ω.
答:(1)燈泡L的額定電壓是6V;
(2)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在最右端時(shí),閉合開關(guān),燈泡L的實(shí)際功率為0.66W;
(3)為使燈泡安全工作,應(yīng)在電路中串聯(lián)一個(gè)2Ω的電阻.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等.

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