Question

如图所示，标有“4V-2W”的小灯泡 L 与滑动变阻器 R 接入电路中，当滑动变阻器滑片P在图示位置时，电压表示数为10V，这时小灯泡恰能正常发光，求：
（1）小灯泡的电阻；
（2）变阻器连人电路的阻值；
（3）变阻器3min消耗的电能．

Answer 1

【答案】分析：由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测电源的电压．
（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI和串联电路的电流特点求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出灯泡的电阻；
（2）根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出变阻器连入电路的阻值；
（3）根据W=UIt求出变阻器3min消耗的电能．
解答：解：由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测电源的电压．
（1）灯泡正常发光时的电压U_L=4V，功率P_L=2W，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据P=UI可得，电路中的电流：
I=I_L===0.5A，
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
R_L===8Ω；
（2）∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴变阻器两端的电压：
U_滑=U-U_L=10V-4V=6V，
变阻器连入电路的阻值：
R_滑===12Ω；
（3）变阻器消耗的电能：
W_滑=U_滑It=6V×0.5A×3×60s=540J．
答：（1）小灯泡的电阻为8Ω；
（2）变阻器连人电路的阻值为12Ω；
（3）变阻器3min消耗的电能为540J．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等、功率和额定功率相等．