Question

13．小莉在实践活动中设计的模拟调光灯电路，如图所示．她选用的电源电压恒为12V，小灯泡上标有“6V 6W”、滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样．若不考虑灯泡温度对电阻的影响，闭合开关s后，问：
（1）小灯泡正常发光时的电阻是多少？
（2）当滑动变阻器的滑片P在中点时，电压表的示数？
（3）当滑动变阻器的滑片P在中点时，电路消耗的总功率是多少？
（4）当滑动变阻器的滑片P移到a端时，会出现的情况是什么？

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压．
（1）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻；
（2）当滑动变阻器的滑片P在中点时，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出灯泡两端的电压；
（3）当滑动变阻器的滑片P在中点时，利用P=UI求出电路消耗的总功率；
（4）当滑动变阻器的滑片P移到a端时，灯泡两端的电压和电源的电压相等，电压表测电源的电压，然后与灯泡的额定电压相比判断灯泡会出现的情况．

解答 解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压．
（1）小灯泡上标有“6V 6W”表示灯泡正常发光时的电压为6V，功率为6W，
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}=\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）当滑动变阻器的滑片P在中点时，接入电路的电阻R=10Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}=\frac{12V}{6Ω+10Ω}$=0.75A，
电压表的示数：
U_L=IR_L=0.75A×6Ω=4.5V；
（3）当滑动变阻器的滑片P在中点时，电路消耗的总功率：
P=UI=12V×0.75A=9W；
（4）当滑动变阻器的滑片P移到a端时，灯泡两端的电压和电源的电压相等，因电源的电压比灯泡两端的电压大得多，故灯泡会被烧坏，此时电压表的示数为12V．
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻是6Ω；
（2）当滑动变阻器的滑片P在中点时，电压表的示数为4.5V，
（3）电路消耗的总功率是9W；
（4）当滑动变阻器的滑片P移到a端时，小灯泡会被烧坏，电压表的示数为12V．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，关键是知道灯泡两端的实际电压比额定电压大得多时灯泡会被烧坏，如果实际电压略大于额定电压时灯泡会发出耀眼的光芒．