Question

2．用一規(guī)格為“3V，3W”的小燈泡、滑動(dòng)變阻器和9V的電源，按如圖所示的方法連接制作調(diào)光燈．求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）小燈泡正常工作1min，電路消耗的總電能；
（3）為保證滑動(dòng)變阻器任意滑動(dòng)的過(guò)程中燈泡總能安全工作，應(yīng)在電路中至少串聯(lián)一只多大的電阻？

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出電阻，根據(jù)P=UI求出電功率；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值；
（3）由電路圖及題意知，滑片在最左端時(shí)，燈泡電壓高于額定電壓4.8V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理提出改進(jìn)意見(jiàn)．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U_L=3V，電功率為PL=3W
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：R_L=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（3V）^{2}}{3W}$=3Ω；
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流為：I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{3V}$=1A，則電路消耗的電能為W=UIt=9V×1A×60s=540J；
（3）由于串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
則當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U₀=U-U_L=9V-3V=6V，
因?yàn)榇��?lián)電路中各處的電流相等，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω；
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為3Ω；
（2）小燈泡正常工作1min，電路消耗的總電能540J；
（3）為保證滑動(dòng)變阻器任意滑動(dòng)的過(guò)程中燈泡總能安全工作，應(yīng)在電路中至少串聯(lián)一只6Ω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．