Question

3．如圖所示，一個(gè)白熾燈L標(biāo)有“4V 4W”的字樣，將它與一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)后接入電源電壓為6V的電路中，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值是20Ω，當(dāng)開關(guān)閉合后，R接入的電阻為8Ω時(shí)，小燈泡沒有正常發(fā)光，不計(jì)溫度對(duì)燈泡阻值的影響，求：
（1）燈泡L的電阻值．
（2）R接入的電阻為8Ω時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率．
（3）要求電路元件安全使用，在滑動(dòng)變阻器滑片P移動(dòng)過程中，整個(gè)電路消耗的最大功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡銘牌，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計(jì)算電阻；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，求出此時(shí)燈泡兩端的電壓，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算電功率；
（3）根據(jù)題意可知，小燈泡兩端的實(shí)際電壓不能超過4V，結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)，由P=UI解題．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡L的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（4V）^{2}}{4W}$=4Ω；
（2）由圖可知，R與L串聯(lián)，
當(dāng)R接入電路的電阻R=8Ω時(shí)，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{6V}{4Ω+8Ω}$=0.5A，
小燈泡的實(shí)際功率：
P_實(shí)=I²R_L=（0.5A）²×4Ω=1W；
（3）白熾燈L標(biāo)有“4V 4W”的字樣，即其兩端電壓不能超過4V，當(dāng)其兩端電壓為4V時(shí)，電路中電流最大，整個(gè)電路消耗的電功率最大，
此時(shí)電路中的電流：
I_大=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{4W}{4V}$=1A，
電路消耗的電功率：
P_大=UI_大=6V×1A=6W．
答：（1）燈泡L的電阻值為4Ω；
（2）R接入的電阻為8Ω時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率為1W；
（3）要求電路元件安全使用，在滑動(dòng)變阻器滑片P移動(dòng)過程中，整個(gè)電路消耗的最大功率為6W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式的靈活應(yīng)用，掌握串聯(lián)電路的特點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的應(yīng)用題．