Question

如图所示，灯L标有“6V 3W”字样，电源电压1OV，闭合开关S，调节滑动变阻器使灯L正常发光（电源电压和灯丝电阻保持不变）．求：
（1）灯L正常发光时的电流I．
（2）此时变阻器R₀消耗的电功率P₂．
（3）若没有滑动变阻器，有两个灯泡L₁“4V 1W”、L₂“12V 18W”，请你通过计算说明应选哪一盏灯与L串联接到原来的电源上也能使L正常发光（如图）？这两个电路都能使灯L正常发光，但哪种情况更合理地利用电能？

Answer 1

分析：（1）根据小灯泡的额定电压和额定功率的值，结合电功率的计算公式：P=UI，即可求出灯L正常发光时的电流．
（2）根据串联电路中电流、电压的规律求出变阻器R₀中的电流和电压，利用计算公式P=UI，即可求出变阻器R₀消耗的电功率．
（3）先求出灯L正常发光时与其串联的电阻大小，再求出灯L₁、L₂阻值大小，应选符合阻值的灯泡．
这两个电路都能使灯L正常发光，但第一个有一部分电能会被滑动变阻器损耗掉，第二个中串联在电路中的灯也可发光，所以第二个图更合理地利用电能．

解答：解：（1）灯L正常发光时的电流为I=

P额

U额

=

3W

6V

=0.5A，
答：灯L正常发光时的电流I为0.5A．
（2）变阻器和灯L串联，I₂=I=0.5A，
此时R₂两端电压U₂=U-U_额=10V一6V=4V，
R₂消耗的电功率为P₂=U₂I₂=4V×0.5A=2W．
答：此时变阻器R₀消耗的电功率P₂为2W．
（3）要使灯L正常发光，所选电灯应当分担的电压U_分=4V，
则所选灯泡的电阻应为R=

U分

I

=

4V

0.5A

=8Ω
L₁、L₂的电阻分别为
R_L1=

U 2 L1

PL1

=

(4V)2

1W

=16Ω，
R_L2=

U 2 L2

PL2

=

(12V)2

18W

=8Ω，
所以比较可知，应选择L₂合适．
选择串联灯使L正常发光的电路更合理．

点评：本题考查的知识点较多，主要有电功率的计算，欧姆定律的应用和额定功率等，综合性比较强．