Question

有一个“6V3W”的小灯泡，为了调节其亮度，将它与一个最大阻值为48Ω的滑动变阻器串联后接入电压为6V的电源上，如图所示．当滑动变阻器的滑片P由a 端滑至b 端时，请完成下列问题：
（1）小灯泡的功率变化范围是多少？（假定灯泡的电阻保持不变）
（2）小灯泡最亮时，2min消耗多少电能？
（3）小灯泡最暗时，灯泡消耗的电能占电路中消耗电能总量的百分之几？
（4）实际生活中的亮度可调台灯，并不使用滑动变阻器与灯串联后接入照明电路，而是用其他的元件来改变灯的亮度．这是因为如果使用变阻器改变亮度，电流通过导体时，一部分电能转化成________能，这样既浪费了一部分能量，又容易使电阻产生大量的________，从而产生不安全的因素．

Answer 1

解：（1）当滑片至于a端时，灯泡功率最大，灯泡正常发光，P₁=3 W．
②R₂===12Ω，
R=R₁+R₂=（12+48）Ω=60Ω
I==0.1 A
P₂=I²R₂=（0.1A）²×12Ω=0.12W
所以，灯泡功率的变化范围：0.12W-3W．
（2）P=3W，W=Pt=3W×120s=360J．
（3）当R₂=48Ω时，灯最暗 P₂=0.12 W
P_总===0.6W，==20%．
（4）电流通过变阻器全部转化成内能．容易使电阻产生大量的热，这样会使电阻的温度升高，产生不安全的因素．
答：（1）小灯泡的功率变化范围是0.12W--3W；
（2）小灯泡最亮时，2min消耗360J的电能；
（3）小灯泡最暗时，灯泡消耗的电能占电路中消耗电能总量的20%；
（4）答案为：内、热．
分析：（1）根据P=I²R可知，灯泡电阻一定，电流越大功率越大．当滑片至于a端时，电路中电阻最小，电流最大，功率最大，当滑片至于b端时，电阻最大电流最小，功率最小．
（2）有灯泡的最大功率和时间可求出消耗的电能．
（3）灯泡最小功率前面已求出，再有总电阻和电源电压可求出总功率．即可求解．
（4）电流通过变阻器全部转化成内能．容易使电阻产生大量的热，这样会使电阻的温度升高，产生不安全的因素．
点评：本题考查了功率大小的判断和功率的计算，在判断功率大小时，要注意运用公式判断，根据题中什么量是变化的，什么量是不变的，选合适的公式．功率的计算也要根据题中条件选择合适的公式．电功率公式P=UI的两个变形公式：P=UI和P=有时用起来比较方便．