题目内容
【题目】在综合实践活动课上,小明设计了如图所示的模拟调光灯电路,此电路中电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,定值电阻R1的阻值为6Ω,将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端,闭合开关,电压表和电流表示数分别为6V和0.3A;移动滑片P至某一位置,电压表和电流表示数分别为1V和0.5A.
(1)灯泡L正常发光时的电阻多大?
(2)滑动变阻器R2的滑片P在最右端时,闭合开关,灯泡L的实际功率多大?
(3)为使灯泡安全工作,R2的滑片能自由滑动,且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光,应采取怎样的保护措施?请具体说明.
【答案】
(1)解:灯泡正常发光时的电阻:RL= =
=12Ω
(2)解:P在某一位置时,U2=1V,I=0.5A,而灯泡正常发光时的电流:IL= =
=0.5A,因此此时灯泡正常发光,并且灯泡两端电压为6V;
由I= 可知,电阻R1两端电压:U1=IR1=0.5A×6Ω=3V;
电源电压:U=UL+U1+U2=6V+3V+1V=10V;
当P在最右端时,U2′=6V,I′=0.3A
电阻R1两端电压:U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V,
灯泡两端的实际电压:UL′=U﹣U1′﹣U2′=10V﹣1.8V﹣6V=2.2V,
灯泡的实际功率:PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W
(3)解:根据题意可知,滑片P在最左端时,灯泡正常发光,此时电路中的总电阻:R= =
=20Ω;所以需要在电路中串联定值电阻的阻值:R′=R﹣RL﹣R1=20Ω﹣12Ω﹣6Ω=2Ω
【解析】由电路图可知,灯泡、R1、R2串联连接,电压表测R2两端的电压.(1)灯泡正常发光时的功率和额定功率相等,根据P= 求出灯泡的电阻;(2)已知滑片在某一点时电压表和电流表的示数,然后灯泡的额定电流比较确定灯泡的发光情况,并根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压,再根据串联电路电压的特点求出电源电压;当P在最右端时,根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压,再利用串联电路电压的特点求出灯泡两端电压,最后利用P=UI求出灯泡的实际功率;(3)根据题意确定滑动变阻器的位置,然后根据欧姆定律的变形公式求出电路中的总电阻,最后根据串联电路电阻的特点求出串联电阻的阻值.
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