Question

如圖所示，燈L標(biāo)有“6V 3W”字樣，電源電壓1OV，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈L正常發(fā)光（電源電壓和燈絲電阻保持不變）．求：
（1）燈L正常發(fā)光時(shí)的電流I．
（2）此時(shí)變阻器R₀消耗的電功率P₂．
（3）若沒有滑動(dòng)變阻器，有兩個(gè)燈泡L₁“4V 1W”、L₂“12V 18W”，請(qǐng)你通過計(jì)算說明應(yīng)選哪一盞燈與L串聯(lián)接到原來的電源上也能使L正常發(fā)光（如圖）？這兩個(gè)電路都能使燈L正常發(fā)光，但哪種情況更合理地利用電能？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)小燈泡的額定電壓和額定功率的值，結(jié)合電功率的計(jì)算公式：P=UI，即可求出燈L正常發(fā)光時(shí)的電流．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中電流、電壓的規(guī)律求出變阻器R₀中的電流和電壓，利用計(jì)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(fā)光時(shí)與其串聯(lián)的電阻大小，再求出燈L₁、L₂阻值大小，應(yīng)選符合阻值的燈泡．
這兩個(gè)電路都能使燈L正常發(fā)光，但第一個(gè)有一部分電能會(huì)被滑動(dòng)變阻器損耗掉，第二個(gè)中串聯(lián)在電路中的燈也可發(fā)光，所以第二個(gè)圖更合理地利用電能．

解答：解：（1）燈L正常發(fā)光時(shí)的電流為I=

P額

U額

=

3W

6V

=0.5A，
答：燈L正常發(fā)光時(shí)的電流I為0.5A．
（2）變阻器和燈L串聯(lián)，I₂=I=0.5A，
此時(shí)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(shí)變阻器R₀消耗的電功率P₂為2W．
（3）要使燈L正常發(fā)光，所選電燈應(yīng)當(dāng)分擔(dān)的電壓U_分=4V，
則所選燈泡的電阻應(yīng)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(yīng)選擇L₂合適．
選擇串聯(lián)燈使L正常發(fā)光的電路更合理．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，主要有電功率的計(jì)算，歐姆定律的應(yīng)用和額定功率等，綜合性比較強(qiáng)．