Question

有一個“6V3W”的小燈泡，為了調節其亮度，將它與一個最大阻值為48Ω的滑動變阻器串聯后接入電壓為6V的電源上，如圖所示．當滑動變阻器的滑片P由a 端滑至b 端時，請完成下列問題：
（1）小燈泡的功率變化范圍是多少？（假定燈泡的電阻保持不變）
（2）小燈泡最亮時，2min消耗多少電能？
（3）小燈泡最暗時，燈泡消耗的電能占電路中消耗電能總量的百分之幾？
（4）實際生活中的亮度可調臺燈，并不使用滑動變阻器與燈串聯后接入照明電路，而是用其他的元件來改變燈的亮度．這是因為如果使用變阻器改變亮度，電流通過導體時，一部分電能轉化成________能，這樣既浪費了一部分能量，又容易使電阻產生大量的________，從而產生不安全的因素．

Answer 1

解：（1）當滑片至于a端時，燈泡功率最大，燈泡正常發光，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，燈泡功率的變化范圍：0.12W-3W．
（2）P=3W，W=Pt=3W×120s=360J．
（3）當R₂=48Ω時，燈最暗 P₂=0.12 W
P_總===0.6W，==20%．
（4）電流通過變阻器全部轉化成內能．容易使電阻產生大量的熱，這樣會使電阻的溫度升高，產生不安全的因素．
答：（1）小燈泡的功率變化范圍是0.12W--3W；
（2）小燈泡最亮時，2min消耗360J的電能；
（3）小燈泡最暗時，燈泡消耗的電能占電路中消耗電能總量的20%；
（4）答案為：內、熱．
分析：（1）根據P=I²R可知，燈泡電阻一定，電流越大功率越大．當滑片至于a端時，電路中電阻最小，電流最大，功率最大，當滑片至于b端時，電阻最大電流最小，功率最小．
（2）有燈泡的最大功率和時間可求出消耗的電能．
（3）燈泡最小功率前面已求出，再有總電阻和電源電壓可求出總功率．即可求解．
（4）電流通過變阻器全部轉化成內能．容易使電阻產生大量的熱，這樣會使電阻的溫度升高，產生不安全的因素．
點評：本題考查了功率大小的判斷和功率的計算，在判斷功率大小時，要注意運用公式判斷，根據題中什么量是變化的，什么量是不變的，選合適的公式．功率的計算也要根據題中條件選擇合適的公式．電功率公式P=UI的兩個變形公式：P=UI和P=有時用起來比較方便．