8.(★★★)如图18.2-11甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L的额定电压为6 V,滑动变阻器的电阻为R,闭合开关S后,当滑片P从滑动变阻器的一端滑到另一端的过程中,小灯泡L的I-U图像如图18.2-11乙所示。求:

(1)小灯泡的额定功率;
(2)电路的最小总电功率;
(3)滑动变阻器的最大电阻。

解：
(1) 由小灯泡的I-U图像可知，小灯泡两端电压为额定电压6V时，对应的额定电流$I_{\mathrm{额}}=0.2\ \mathrm{A}$，
小灯泡的额定功率：
$P_{\mathrm{额}} = U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}} = 6\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} = 1.2\ \mathrm{W}$。
(2) 当滑动变阻器接入电路的阻值为0时，小灯泡两端电压等于电源电压，因此电源电压$U=6\ \mathrm{V}$。
串联电路中电流越小，总功率越小，由I-U图像可知电路的最小电流$I_{\mathrm{小}}=0.1\ \mathrm{A}$，
电路的最小总电功率：
$P_{\mathrm{小}} = UI_{\mathrm{小}} = 6\ \mathrm{V} × 0.1\ \mathrm{A} = 0.6\ \mathrm{W}$。
(3) 当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路电流最小为$I_{\mathrm{小}}=0.1\ \mathrm{A}$，此时小灯泡两端电压$U_L=1.5\ \mathrm{V}$，
滑动变阻器两端的电压：
$U_R = U - U_L = 6\ \mathrm{V} - 1.5\ \mathrm{V} = 4.5\ \mathrm{V}$，
滑动变阻器的最大电阻：
$R_{\mathrm{大}} = \dfrac{U_R}{I_{\mathrm{小}}} = \dfrac{4.5\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} = 45\ \Omega$。
答：(1) 小灯泡的额定功率为1.2W；(2) 电路的最小总电功率为0.6W；(3) 滑动变阻器的最大电阻为45Ω。

9. (★★★)为了粗略探究 LED 灯和白炽灯的发光效率,小明设计了如图 18.2-12 甲所示的实验电路。

图18.2-12
(1)将白炽灯接入图18.2-12甲所示电路中,闭合开关前,应将滑片P移至(填“A”或“B”)接线柱处;闭合开关后,发现电流表有示数,电压表没有示数,可能是白炽灯(填“短路”或“断路”)。
(2)排除故障后,在暗室中,闭合开关,将滑片P移至某位置,用一张写有字的纸靠近白炽灯,当恰好看见纸张上的字时,打开房间的灯,记录下电压表和电流表的示数,测量出纸张与白炽灯间的距离;移动滑片P,再测出两组数据并记录在下表中。用LED灯替换白炽灯重复上述实验,并将数据记录在下表中。

①第2次实验中,电流表的示数如图18.2-12乙所示,读数为A,白炽灯的电功率为W。
②分析两次实验可得,在看清字的距离相同的情况下,(填“白炽灯”或“LED灯”)的电功率较低,发光效率较高。
(3)小明取来单个LED灯珠(正常发光时的电阻约为$100\ \Omega$)和一只“3.8 V 0.3 A”的白炽小灯泡,将它们串联接入电源电压为6 V的电路中进行实验,闭合开关,发现LED灯珠亮而白炽小灯泡不亮。检查后发现,电路既无短路也无断路,所有元件完好无损。请你猜想“LED灯珠亮而白炽小灯泡不亮”的原因,可能是。

解：
(1) 闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应调至最大，滑片P应移至A接线柱处；电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数，说明与电压表并联的白炽灯短路。
答案：A；短路。
(2) ①电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，读数为0.2A；白炽灯的电功率：
$P=UI=1.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A}=0.3\ \mathrm{W}$
答案：0.2；0.3。
② 分析第3、4两次实验，看清字的距离均为10cm，满足距离相同的条件，对比数据可知LED灯的电功率更低，发光效率更高。
答案：3、4；LED灯。
(3) 串联电路中电流处处相等，白炽小灯泡的电阻远小于LED灯珠的电阻，由$P=I^2R$可知，白炽小灯泡的实际功率远小于其额定功率，实际功率太小不足以让白炽小灯泡发光。