Question

10．某学习小组在实践活动中设计了调光台灯电路，用铅笔芯代替电阻线，模拟制作一盏实验台灯，如图所示是台灯的原理图，AB表示铅笔芯，P是滑片，L是标有“6V 3W”字样的小灯泡，闭合开关S后，把滑片P移到A端时，小灯泡正常发光；把滑片P移到B端时，电流表的示数为0.2A．（假设小灯泡的电阻不随温度变化）求：
（1）电源的电压；
（2）小灯泡的电阻；
（3）铅笔芯的最大阻值；
（4）当滑片P滑到B端时，小灯泡的实际功率．

Answer 1

分析 （1）由图知灯泡与铅笔芯R_AB串联，电流表测电路中电流，由P在A端时灯泡正常发光，可得电源电压；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算灯泡电阻；
（3）滑片P移到B端时，铅笔芯连入阻值最大，由串联电路特点和欧姆定律计算铅笔芯的最大阻值；
（4）由P=I²R计算灯泡实际功率．

解答 解：
（1）由电路图知，灯泡与铅笔芯R_AB串联，电流表测电路中电流，
当P在A端时，电路为灯泡的简单电路，此时灯泡正常发光，
所以电源电压：U=U_额=6V；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（3）滑片P移到B端时，铅笔芯连入电路的阻值最大，此时电流为0.2A，
由欧姆定律可得电路的最大总电阻：
R_最大=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
根据串联电路电阻的特点可得，铅笔芯的最大阻值：
R_AB=R_最大-R_L=30Ω-12Ω=18Ω；
（4）由P=I²R可得此时灯泡的实际功率：
P_L=I²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W．
答：（1）电源的电压为6V；
（2）小灯泡的电阻为12Ω；
（3）铅笔芯的最大阻值为18Ω；
（4）当滑片P滑到B端时，小灯泡的实际功率为0.48W．

点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律公式和电功率公式的应用，关键是熟练公式的应用，属于一道中等题．