Question

10．某學習小組在實踐活動中設計了調光臺燈電路，用鉛筆芯代替電阻線，模擬制作一盞實驗臺燈，如圖所示是臺燈的原理圖，AB表示鉛筆芯，P是滑片，L是標有“6V 3W”字樣的小燈泡，閉合開關S后，把滑片P移到A端時，小燈泡正常發光；把滑片P移到B端時，電流表的示數為0.2A．（假設小燈泡的電阻不隨溫度變化）求：
（1）電源的電壓；
（2）小燈泡的電阻；
（3）鉛筆芯的最大阻值；
（4）當滑片P滑到B端時，小燈泡的實際功率．

Answer 1

分析 （1）由圖知燈泡與鉛筆芯R_AB串聯，電流表測電路中電流，由P在A端時燈泡正常發光，可得電源電壓；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算燈泡電阻；
（3）滑片P移到B端時，鉛筆芯連入阻值最大，由串聯電路特點和歐姆定律計算鉛筆芯的最大阻值；
（4）由P=I²R計算燈泡實際功率．

解答 解：
（1）由電路圖知，燈泡與鉛筆芯R_AB串聯，電流表測電路中電流，
當P在A端時，電路為燈泡的簡單電路，此時燈泡正常發光，
所以電源電壓：U=U_額=6V；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（3）滑片P移到B端時，鉛筆芯連入電路的阻值最大，此時電流為0.2A，
由歐姆定律可得電路的最大總電阻：
R_最大=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
根據串聯電路電阻的特點可得，鉛筆芯的最大阻值：
R_AB=R_最大-R_L=30Ω-12Ω=18Ω；
（4）由P=I²R可得此時燈泡的實際功率：
P_L=I²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W．
答：（1）電源的電壓為6V；
（2）小燈泡的電阻為12Ω；
（3）鉛筆芯的最大阻值為18Ω；
（4）當滑片P滑到B端時，小燈泡的實際功率為0.48W．

點評 本題考查了串聯電路特點、歐姆定律公式和電功率公式的應用，關鍵是熟練公式的應用，屬于一道中等題．