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    18．在综合实践活动课上，小明设计了如图所示的模拟调光灯电路，此电路中电源电压不变，灯泡L标有“6V 3W”字样，定值电阻R1的阻值为6Ω．将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为6V和0.3A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为1V和0.5A．
    （1）灯泡L正常发光时的电阻多大？
    （2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率多大？
    （3）为使灯泡安全工作，R2的滑片能自由滑动，且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光，应采取怎样的保护措施？请具体说明．

    分析 由电路图可知，灯泡L、R1、R2串联连接，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．
    （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）已知滑片在某一点时电压表和电流表的示数，然后灯泡的额定电流比较确定灯泡的发光情况，并根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，再根据串联电路电压的特点求出电源电压；当P在最右端时，根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，再利用串联电路电压的特点求出灯泡两端电压，最后利用P=UI求出灯泡的实际功率；
    （3）根据题意确定滑动变阻器的位置，然后根据欧姆定律的变形公式求出电路中的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出串联电阻的阻值．

    解答 解：由电路图可知，灯泡、R1、R2串联连接，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．
    （1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡正常发光时的电阻：
    RL=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
    （2）由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：
    IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
    P在某一位置时，U2=1V，I=0.5A，则此时灯泡正常发光，并且灯泡两端电压为6V，
    由I=$\frac{U}{R}$可知，电阻R1两端电压：
    U1=IR1=0.5A×6Ω=3V，
    因串联电路中总电压等于各分电压之和，
    所以，电源的电压：
    U=UL+U1+U2=6V+3V+1V=10V；
    当P在最右端时，U2′=6V，I′=0.3A，则电阻R1两端电压：
    U1′=I′R1=0.3A×6Ω=1.8V，
    灯泡两端的实际电压：
    UL′=U-U1′-U2′=10V-1.8V-6V=2.2V，
    灯泡的实际功率：
    PL′=UL′IL′=2.2V×0.3A=0.66W；
    （3）根据题意可知，滑片P在最左端时，灯泡正常发光，
    此时电路中的总电阻：R=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{10V}{0.5A}$=20Ω，
    所以需要在电路中串联定值电阻的阻值：
    R′=R-RL-R1=20Ω-12Ω-6Ω=2Ω．
    答：（1）灯泡L正常发光时的电阻是12Ω；
    （2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率为0.66W；
    （3）在电路中串联一个2Ω的电阻．

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

    练习册系列答案
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