Question

如圖所示，燈L標有“6V 3W”字樣，電源電壓1OV，閉合開關S，調節滑動變阻器使燈L正常發光（電源電壓和燈絲電阻保持不變）．求：
（1）燈L正常發光時的電流I．
（2）此時變阻器R₀消耗的電功率P₂．
（3）若沒有滑動變阻器，有兩個燈泡L₁“4V 1W”、L₂“12V 18W”，請你通過計算說明應選哪一盞燈與L串聯接到原來的電源上也能使L正常發光（如圖）？這兩個電路都能使燈L正常發光，但哪種情況更合理地利用電能？

Answer 1

分析：（1）根據小燈泡的額定電壓和額定功率的值，結合電功率的計算公式：P=UI，即可求出燈L正常發光時的電流．
（2）根據串聯電路中電流、電壓的規律求出變阻器R₀中的電流和電壓，利用計算公式P=UI，即可求出變阻器R₀消耗的電功率．
（3）先求出燈L正常發光時與其串聯的電阻大小，再求出燈L₁、L₂阻值大小，應選符合阻值的燈泡．
這兩個電路都能使燈L正常發光，但第一個有一部分電能會被滑動變阻器損耗掉，第二個中串聯在電路中的燈也可發光，所以第二個圖更合理地利用電能．

解答：解：（1）燈L正常發光時的電流為I=

P額

U額

=

3W

6V

=0.5A，
答：燈L正常發光時的電流I為0.5A．
（2）變阻器和燈L串聯，I₂=I=0.5A，
此時R₂兩端電壓U₂=U-U_額=10V一6V=4V，
R₂消耗的電功率為P₂=U₂I₂=4V×0.5A=2W．
答：此時變阻器R₀消耗的電功率P₂為2W．
（3）要使燈L正常發光，所選電燈應當分擔的電壓U_分=4V，
則所選燈泡的電阻應為R=

U分

I

=

4V

0.5A

=8Ω
L₁、L₂的電阻分別為
R_L1=

U 2 L1

PL1

=

(4V)2

1W

=16Ω，
R_L2=

U 2 L2

PL2

=

(12V)2

18W

=8Ω，
所以比較可知，應選擇L₂合適．
選擇串聯燈使L正常發光的電路更合理．

點評：本題考查的知識點較多，主要有電功率的計算，歐姆定律的應用和額定功率等，綜合性比較強．