Question

如图所示，一只标有“6V 3W”灯泡L与一只滑动变阻器R串联，开关S闭合后，电压表示数为18伏，滑动变阻器的滑片P在a点时，灯泡正常发光．当滑片P从a点滑动到b点时，电路中的电阻增大了9欧．求：
（1）滑片P在a点时，通过灯泡的电流、灯丝的电阻值及通电2分钟灯泡消耗的电能．
（2）滑片P在b点时，灯泡的功率是多少瓦？（电源电压与灯丝电阻都保持不变）

Answer 1

分析：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测电源的电压．
（1）滑动变阻器的滑片P在a点时，灯泡正常发光，根据P=UI求出通过灯泡的电流，根据欧姆定律求出灯丝的电阻，根据W=UIt=Pt求出通电2分钟灯泡消耗的电能；
（2）根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出滑片P在a点时电路中的总电阻，再根据题意求出滑片P在b点时电路中的总电阻，利用欧姆定律求出此时电路中的电流，利用P=I²R求出此时灯泡的功率．

解答：解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测电源的电压．
（1）滑动变阻器的滑片P在a点时，灯泡正常发光，此时灯泡两端的电压U_L=6V，功率P_L=3W，
由P=UI可得，通过灯泡的电流：
I_L=

PL

UL

=

3W

6V

=0.5A，
由I=

U

R

可得，灯丝的电阻值：
R_L=

UL

IL

=

6V

0.5A

=12Ω，
通电2分钟灯泡消耗的电能：
W_L=U_LI_Lt=P_Lt=3W×2×60s=360J；
（2）滑片P在a点时电路中的总电阻：
R=

U

I

=

U

IL

=

18V

0.5A

=36Ω，
当滑片P从a点滑动到b点时，电路中的电阻增大了9Ω，
则此时电路中的总电阻：
R′=R+9Ω=36Ω+9Ω=45Ω，
此时电路中的电流：
I′=

U

R′

=

18V

45Ω

=0.4A，
灯泡的功率：
P_L′=（I′）²R_L=（0.4A）×12Ω=1.92W．
答：（1）滑片P在a点时，通过灯泡的电流为0.5A，灯丝的电阻值为12Ω，通电2分钟灯泡消耗的电能为360J；
（2）滑片P在b点时，灯泡的功率是1.92W．

点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式和电功公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的功率和额定功率相等．