Question

如图，在物理实践活动中，王明同学自制了亮度可以调节的小台灯，其电路图及灯泡规格，电源电
压U=220V保持不变，R₁=R₂=R₃=33Ω，假设灯泡电阻不变，请完成下列问题：
（1）调节开关可改变灯泡的亮度，调到哪个触点灯最暗？调到哪个触点灯最亮？
（2）灯泡正常工作时，灯泡的电阻是多少？
（3）灯泡正常工作5分钟所消耗的电能是多少？
（4）当开关打到触点2时，灯泡所消耗的实际功率是多少？

Answer 1

解：（1）开关在触点0时，电路为灯泡的基本电路，电路中的电阻最小，根据欧姆定律可知通过灯泡的电流最大，灯泡的实际功率最大，灯泡最亮；
同理，当开关在触点3时，电路中的电阻最大，电流最小，灯泡最暗；
（2）灯泡正常工作时的电压为220V，功率为100W，
∵P=，
∴灯泡的电阻R_L===484Ω；
（3）灯泡正常工作5分钟所消耗的电能：
W=Pt=100W×5×60s=3×10⁴J；
（4）当开关打到触点2时，灯泡与R₁、R₂串联，
∵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===0.4A，
此时灯泡的实际功率：
P_L=I²R_L=（0.4A）²×484Ω=77.44W．
答：（1）调节开关可改变灯泡的亮度，调到3触点灯最暗，调到0触点灯最亮；
（2）灯泡的电阻是484Ω；
（3）灯泡正常工作5分钟所消耗的电能是3×10⁴J；
（4）当开关打到触点2时，灯泡所消耗的实际功率是77.44W．
分析：（1）改变触点的位置，电路中的总电阻会随之改变，根据I=分析电路中电流的变化，根据P=I²R可知灯泡实际功率的变化即可得出灯泡亮暗的变化；
（2）灯泡正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=求出灯泡的电阻；
（3）根据W=Pt求出灯泡正常工作5分钟所消耗的电能；
（4）当开关打到触点2时，灯泡与R₁、R₂串联，根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=I²R求出灯泡所消耗的实际功率．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是会根据电路图判断灯泡最亮和最暗时触电的位置以及知道灯泡的亮暗取决于实际功率的大小．