题目内容

【题目】如图所示,电源电压不变,闭合开关,当标有“6V 12W”字样的小灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率为P1,移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡的电功率为3W时,滑动变阻器的功率为P2,忽略温度对灯丝电阻的影响,则小灯泡的电阻为_____Ω,P1_____2P2(选填“>”、“=”或“<”)。

【答案】3 <

【解析】

(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据求出灯泡的电阻;
(2)当小灯泡正常发光时根据灯泡正常发光时灯泡的电流利用P=UI得出P1的表达式;
小灯泡的电功率为1.5W时,根据P=I2R得出此时电流,根据灯泡两端的电压变化得出变阻器两端的电压变化,然后利用P=UI得出2P2的表达式;最后比较即可。

(1)由可得,小灯泡正常发光时的电阻:

(2)由P=UI可得,当小灯泡正常发光时电路中的电流为:

;

则滑动变阻器的电功率:P1=U滑1I=U滑1×2A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;

当小灯泡的电功率为3W时,由于忽略温度对灯丝电阻的影响,

则由P=I2R可得,此时电路中电流为:;

此时灯泡两端的电压:UL实=IL实RL=1A×3Ω=3V;

所以灯泡两端电压的减小量:△UL=U额﹣UL实=6V﹣3V=3V;

由于电源电压不变,则变阻器两端电压的增加量:△U滑=△UL=3V,

所以,此时变阻器两端的电压:U滑2=U滑1+△U滑=U滑1+3V;

则此时滑动变阻器的电功率:P2=U滑2I′=(U滑1+3V)×1A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;

所以,2P2=2×(U滑1+3V)×1A=(U滑1+3V)×2A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

比较①③两式可知,P1<2P2。

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