Question

【题目】在综合实践活动课上，小明设计了如图所示的模拟调光灯电路，此电路中电源电压不变，灯泡L标有“8V 4W”字样，定值电阻R1的阻值为6Ω．将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为8V和0.3A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为1V和0.5A．

（1）灯泡L正常发光时的电阻多大？

（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率多大？

（3）为使灯泡安全工作，R2的滑片能自由滑动，且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光，应采取怎样的保护措施？请具体说明．

Answer 1

【答案】（1）灯泡L正常发光时的电阻是16Ω；

（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率为0.66W；

（3）在电路中串联一个2Ω的电阻

【解析】

试题分析：由电路图可知，灯泡、R1、R2串联连接，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．

（1）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据P=求出灯泡的电阻；

（2）已知滑片在某一点时电压表和电流表的示数，然后灯泡的额定电流比较确定灯泡的发光情况，并根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，再根据串联电路电压的特点求出电源电压；当P在最右端时，根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，再利用串联电路电压的特点求出灯泡两端电压，最后利用P=UI求出灯泡的实际功率；

（3）根据题意确定滑动变阻器的位置，然后根据欧姆定律的变形公式求出电路中的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出串联电阻的阻值．

解：

由电路图可知，灯泡、R1、R2串联连接，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．

（1）由P=可得，灯泡正常发光时的电阻：

RL===16Ω；

（2）由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：

IL===0.5A，

P在某一位置时，U2=1V，I=0.5A，则此时灯泡正常发光，并且灯泡两端电压为8V，

由I=可知，电阻R1两端电压：U1=IR1=0.5A×6Ω=3V，

串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以电源的电压：U=UL+U1+U2=8V+3V+1V=12V；

当P在最右端时，U2′=8V，I′=0.3A，

则电阻R1两端电压：U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V，

灯泡两端的实际电压：UL′=U﹣U1′﹣U2′=12V﹣1.8V﹣8V=2.2V，

灯泡的实际功率：PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W；

（3）根据题意可知，滑片P在最左端时，灯泡正常发光，

此时电路中的总电阻：R===24Ω，

所以需要在电路中串联定值电阻的阻值：R′=R﹣RL﹣R1=24Ω﹣16Ω﹣6Ω=2Ω．

答：（1）灯泡L正常发光时的电阻是16Ω；

（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率为0.66W；

（3）在电路中串联一个2Ω的电阻．