Question

17．小武同學(xué)用滑動變阻器和燈泡設(shè)計了一盞亮度可調(diào)的臺燈，燈泡的銘牌如圖甲所示，電路圖如圖乙所示，問：

（1）小武應(yīng)該將燈泡接在cd（填“ab”、“cd”）間，閉合開關(guān)后滑片向左移動，燈泡的燈光變亮．（填“變亮”或“變暗”）
（2）求臺燈燈泡的電阻．（不考慮溫度對電阻的影響）
（3）家中只有該臺燈工作，當(dāng)滑片分別調(diào)至左右兩端時各工作1小時，圖丙中電能表分別轉(zhuǎn)了22、16轉(zhuǎn)，試確定電能表被污染部分的參數(shù)和臺燈的功率范圍．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，該燈泡是一盞亮度可調(diào)的臺燈，所以燈泡應(yīng)該與可調(diào)電阻串聯(lián)在一起；根據(jù)滑片的移動可知接入電路中電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知接入電路中電流的變化，根據(jù)P=I²R可知燈泡實際功率的變化，利用燈泡的亮暗取決于實際功率的大小可知亮暗的變化；
（2）由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出臺燈燈泡的電阻；
（3）當(dāng)滑片分別調(diào)至左端時，電路為燈泡的簡單電路，額定電壓下燈泡的電功率和實際功率相等，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出1h消耗的電能，然后根據(jù)電能表轉(zhuǎn)了22轉(zhuǎn)求出電能表被污染部分的參數(shù)；當(dāng)滑片分別調(diào)至右端時，變阻器的最大阻值和燈泡串聯(lián)，根據(jù)電能表的參數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)求出消耗的電能，根據(jù)W=I²Rt求出電路中的電流，利用P=I²R求出燈泡的電功率，進一步求出臺燈的功率范圍．

解答 解：（1）燈泡應(yīng)該與滑動變阻器串聯(lián)在一起，結(jié)合電路圖可知，燈泡應(yīng)該接在cd之間；
閉合開關(guān)后滑片向左移動，接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，
因P=I²R，且利用燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，
所以，燈泡的實際功率變大，燈泡變亮；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，臺燈燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（220V）^{2}}{22W}$=2200Ω；
（3）當(dāng)滑片分別調(diào)至左端時，電路為燈泡的簡單電路，此時燈泡正常發(fā)光，
由P=$\frac{W}{t}$可得，1h消耗的電能：
W=P_Lt=22×10^-3kW×1h=0.022kW•h，
因此時電能表轉(zhuǎn)了22轉(zhuǎn)，
則電能表被污染部分的參數(shù)：
$\frac{22r}{0.022kW•h}$=1000r/kW•h；
當(dāng)滑片分別調(diào)至右端時，變阻器的最大阻值和燈泡串聯(lián)，
電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)16圈消耗的電能：
W′=$\frac{16}{1000}$kW•h=5.76×10⁴J，
由W=I²Rt可得，電路中的電流：
I=$\sqrt{\frac{W}{Rt}}$=$\sqrt{\frac{5.76×1{0}^{4}J}{2200Ω×3600s}}$=$\sqrt{\frac{2}{275}}$A，
此時燈泡的電功率：
P_L′=I²R_L=（$\sqrt{\frac{2}{275}}$A）²×2200Ω=16W，
所以，臺燈的功率范圍為16W～22W．
答：（1）cd；變亮；
（2）臺燈燈泡的電阻為2200Ω；
（3）電能表被污染部分的參數(shù)為1000r/kW•h，臺燈的功率范圍為16W～22W．

點評 本題考查了滑動變阻器的使用和電路的動態(tài)分析、電功率公式的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點、電功率公式的應(yīng)用等，綜合性強，要注意電能表參數(shù)含義的理解和計算．