Question

9．如图所示，小灯泡L标有“6V，3W”字样，闭合开关后，移动滑动变阻器，使电压表的示数为3V，这时灯泡正常发光（忽略温度对灯泡电阻的影响）．求：
（1）灯正常发光时，滑动变阻器的接入电路中的有效电阻；
（2）电源电压；
（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻是18Ω时，滑动变阻器消耗的实际功率．

Answer 1

分析 （1）分析电路，根据灯泡正常工作时的特点求出电路中的电流，由欧姆定律求出变阻器的电阻；
（2）根据串联电路的电压规律解题；
（3）根据串联电路的特点，求出变阻器两端电压，由P=UI变形解题．

解答 解：（1）灯泡正常发光时，通过灯泡的电流：
I_灯=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由图可知，L与R串联，电压表测R两端电压U_R=3V，
R接入电路中的有效电阻：R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{灯}}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω；
（2）由题可知，当电压表示数为3V时，小灯泡正常发光，
则小灯泡两端的电压：U_灯=U_额=6V，
L与R串联，所以电源电压：U=U_灯+U_R=6V+3V=9V；
（3）灯泡的电阻：R_灯=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
当R'=18Ω时，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{灯}+R'}$=$\frac{9V}{12Ω+18Ω}$=0.3A，
滑动变阻器消耗的实际功率：P_R=I²R'=（0.3A）²×18Ω=1.62W．
答：（1）灯正常发光时，滑动变阻器的接入电路中的有效电阻为6Ω；
（2）电源电压为9V；
（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻是18Ω时，滑动变阻器消耗的实际功率为1.62W．

点评 本题考查了串联电路的电流、电压特点和欧姆定律的计算；能根据灯泡正常发光，利用电功率公式确定电路中的电流和灯泡两端的电压是解决本题的关键．