Question

7．如图所示是小明制作的一只模拟调光灯．电源电压为3V，小灯泡正常发光的电压为2.4V．闭合开关，回形针在铅笔芯最右端时，灯泡两端的电压为0.6V，流过灯泡的电流为0.1A．向左移动回形针，小灯泡正常发光时，流过灯泡的电流为0.3A．求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）回形针在最右端时，电流通过铅笔芯10s内所做的功；
（3）为了使该装置在调节过程中不至于使灯两端的电压超过2.4V，请说出你的具体做法．

Answer 1

分析 （1）知道额定电压和正常发光时的电流，利用欧姆定律求灯丝电阻；
（2）回形针在最右端时，知道灯泡两端的电压，可求铅笔芯两端的电压，又知道流过灯泡的电流，根据电路特点和W=UIt计算电流通过铅笔芯10s内所做的功；
（3）灯泡正常发光时，由串联电路特点和欧姆定律求铅笔芯连入电路的电阻，由此分析解答．

解答 解：
（1）由题知，小灯泡正常发光的电压为2.4V，电流为0.3A，
由欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻：
R=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω；
（2）闭合开关，回形针在铅笔芯最右端时，铅笔芯与灯泡串联，灯泡两端的电压为0.6V，流过灯泡的电流为0.1A．
由串联电路特点可知：
U_铅笔芯=U-U_灯=3V-0.6V=2.4V，
I_铅笔芯=I_灯=0.1A，
所以电流通过铅笔芯10s内所做的功：
W_铅笔芯=U_铅笔芯I_铅笔芯t=2.4V×0.1A×10s=2.4J；
（3）小灯泡正常发光时，由串联电路特点可知，铅笔芯两端电压：
U_铅笔芯′=U-U_额=3V-2.4VV=0.6V，
I_铅笔芯′=I_额=0.3A，
所以此时铅笔芯连入电路的最小阻值：
R_铅笔芯=$\frac{{U}_{铅笔芯}′}{{I}_{铅笔芯}′}$=$\frac{0.6V}{0.3A}$=2Ω．
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为8Ω；
（2）回形针在最右端时，电流通过铅笔芯10s内所做的功为=2.4J；
（3）为了使该装置在调节过程中不至于使灯两端的电压超过2.4V，铅笔芯连入电路不能小于2Ω．

点评 本题考查了欧姆定律的应用、电功的计算、串联电路的电压关系，利用好隐含条件“灯正常发光时，U_灯=U_额”是本题的关键．