Question

9．如图所示，小灯泡标有“6V 3.6W”，电源电压为9V．闭合开关S，把滑动变阻器的滑片P移到R的中点时，小灯泡正常发光，试求：（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）
（1）小灯泡的电阻；
（2）滑动变阻器R的最大阻值；
（3）当滑动变阻器滑片P移到a端时闭合开关S，小灯泡此时的功率为多大？
（4）当滑动变阻器滑片P移到a端时闭合开关S，小灯泡工作10s产生的热量是多大？

Answer 1

分析 （1）由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，根据I=$\frac{P}{U}$求出灯泡的额定电流，根据欧姆定律求出灯泡的电阻；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，进一步求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）当滑动变阻器滑片P移到a端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=I²R求出此时灯泡的实际功率．
（4）当滑动变阻器滑片P移到a端时，电阻最大，根据Q=I²Rt可求得小灯泡工作10s产生的热量．

解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡的额定电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3.6W}{6V}$=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（2）滑动变阻器的滑片P移到R的中点时，灯泡正常发光，则
灯泡两端的电压U_L=6V，电路中的电流I=I_L=0.6A
滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=9V-6V=3V，
滑动变阻器接入电路的电阻：$\frac{1}{2}$R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
所以R=10Ω；
（3）电路中的电流：
I′=$\frac{U}{R+{R}_{L}}$=$\frac{9V}{10Ω+10Ω}$=0.45A，
灯泡的实际功率：
P_L′=（I′）²R_L=（0.45A）²×10Ω=2.025W．
（4）当滑动变阻器滑片P移到a端时，电阻最大，此时灯泡与滑动变阻器串联，则小灯泡工作10s产生的热量：
Q=（I′）²R_Lt=（0.45A）²×10Ω×10s=20.25J
答：（1）小灯泡的电阻为10Ω；
（2）滑动变阻器R的最大阻值为10Ω；
（3）当滑动变阻器滑片P移到a端时闭合开关S，小灯泡此时的功率为2.025W．
（4）当滑动变阻器滑片P移到a端时闭合开关S，小灯泡工作10s产生的热量是20.25J．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．