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【題目】在綜合實踐活動課上,小明設計了如圖所示的模擬調光燈電路,此電路中電源電壓不變,燈泡L標有“8V 4W”字樣,定值電阻R1的阻值為6Ω.將滑動變阻器R2的滑片P置于最右端,閉合開關,電壓表和電流表示數分別為8V和0.3A;移動滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數分別為1V和0.5A.

(1)燈泡L正常發(fā)光時的電阻多大?

(2)滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率多大?

(3)為使燈泡安全工作,R2的滑片能自由滑動,且滑片P滑到某一端時燈泡能正常發(fā)光,應采取怎樣的保護措施?請具體說明.

【答案】(1)燈泡L正常發(fā)光時的電阻是16Ω;

(2)滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率為0.66W;

(3)在電路中串聯一個2Ω的電阻

【解析】

試題分析:由電路圖可知,燈泡、R1、R2串聯連接,電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流.

(1)燈泡正常發(fā)光時的功率和額定功率相等,根據P=求出燈泡的電阻;

(2)已知滑片在某一點時電壓表和電流表的示數,然后燈泡的額定電流比較確定燈泡的發(fā)光情況,并根據歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓,再根據串聯電路電壓的特點求出電源電壓;當P在最右端時,根據歐姆定律的變形公式求出R1兩端電壓,再利用串聯電路電壓的特點求出燈泡兩端電壓,最后利用P=UI求出燈泡的實際功率;

(3)根據題意確定滑動變阻器的位置,然后根據歐姆定律的變形公式求出電路中的總電阻,最后根據串聯電路電阻的特點求出串聯電阻的阻值.

解:

由電路圖可知,燈泡、R1、R2串聯連接,電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流.

(1)由P=可得,燈泡正常發(fā)光時的電阻:

RL===16Ω;

(2)由P=UI可得,燈泡正常發(fā)光時的電流:

IL===0.5A,

P在某一位置時,U2=1V,I=0.5A,則此時燈泡正常發(fā)光,并且燈泡兩端電壓為8V,

由I=可知,電阻R1兩端電壓:U1=IR1=0.5A×6Ω=3V,

串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,

所以電源的電壓:U=UL+U1+U2=8V+3V+1V=12V;

當P在最右端時,U2′=8V,I′=0.3A,

則電阻R1兩端電壓:U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V,

燈泡兩端的實際電壓:UL′=U﹣U1′﹣U2′=12V﹣1.8V﹣8V=2.2V,

燈泡的實際功率:PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W;

(3)根據題意可知,滑片P在最左端時,燈泡正常發(fā)光,

此時電路中的總電阻:R===24Ω,

所以需要在電路中串聯定值電阻的阻值:R′=R﹣RL﹣R1=24Ω﹣16Ω﹣6Ω=2Ω.

答:(1)燈泡L正常發(fā)光時的電阻是16Ω;

(2)滑動變阻器R2的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率為0.66W;

(3)在電路中串聯一個2Ω的電阻.

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