Question

9．如圖所示，小燈泡標有“6V 3.6W”，電源電壓為9V．閉合開關S，把滑動變阻器的滑片P移到R的中點時，小燈泡正常發光，試求：（不考慮溫度對小燈泡電阻的影響）
（1）小燈泡的電阻；
（2）滑動變阻器R的最大阻值；
（3）當滑動變阻器滑片P移到a端時閉合開關S，小燈泡此時的功率為多大？
（4）當滑動變阻器滑片P移到a端時閉合開關S，小燈泡工作10s產生的熱量是多大？

Answer 1

分析 （1）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據I=$\frac{P}{U}$求出燈泡的額定電流，根據歐姆定律求出燈泡的電阻；
（2）燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，進一步求出滑動變阻器的最大阻值；
（3）當滑動變阻器滑片P移到a端時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，根據歐姆定律求出電路中的電流，根據P=I²R求出此時燈泡的實際功率．
（4）當滑動變阻器滑片P移到a端時，電阻最大，根據Q=I²Rt可求得小燈泡工作10s產生的熱量．

解答 解：（1）由P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3.6W}{6V}$=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（2）滑動變阻器的滑片P移到R的中點時，燈泡正常發光，則
燈泡兩端的電壓U_L=6V，電路中的電流I=I_L=0.6A
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=9V-6V=3V，
滑動變阻器接入電路的電阻：$\frac{1}{2}$R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
所以R=10Ω；
（3）電路中的電流：
I′=$\frac{U}{R+{R}_{L}}$=$\frac{9V}{10Ω+10Ω}$=0.45A，
燈泡的實際功率：
P_L′=（I′）²R_L=（0.45A）²×10Ω=2.025W．
（4）當滑動變阻器滑片P移到a端時，電阻最大，此時燈泡與滑動變阻器串聯，則小燈泡工作10s產生的熱量：
Q=（I′）²R_Lt=（0.45A）²×10Ω×10s=20.25J
答：（1）小燈泡的電阻為10Ω；
（2）滑動變阻器R的最大阻值為10Ω；
（3）當滑動變阻器滑片P移到a端時閉合開關S，小燈泡此時的功率為2.025W．
（4）當滑動變阻器滑片P移到a端時閉合開關S，小燈泡工作10s產生的熱量是20.25J．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用，關鍵是知道燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等．