16. 标有“$6\ V\ \ 3\ W$”的灯泡的$I-U$图像如图所示，则它正常工作$10\ s$消耗的电能为
30
$J$；若将它与一个$10\ \Omega$的定值电阻串联后接在电压为$8\ V$的电路中，则电路消耗的总功率为3.2
$W$。答案：30；3.2
解析：
第一问：灯泡正常工作时功率P=3W，消耗电能W=Pt=3W×10s=30J；第二问：串联电路总电压8V，设电流为I，灯泡电压UL=8V - IR=8V - 10I，由I-U图像知，当UL=4V时I=0.4A，此时UR=10Ω×0.4A=4V，满足UL+UR=8V，总功率P总=UI=8V×0.4A=3.2W。
17. 在如图所示的电路中，不计温度对灯丝电阻的影响，电源电压保持不变。当在 a、b 间接入“$6\ V\ \ 6\ W$”的灯泡$L_1$时，闭合开关，灯泡 L、$L_1$均能正常发光；断开开关，在 a、b 间接入“$6\ V\ \ 12\ W$”的灯泡$L_2$后，再闭合开关，L 的亮度变
暗
(亮/暗)，灯泡$L_2$消耗的实际功率小于
(大于/等于/小于)$12\ W$。若将灯泡$L_1$、$L_2$串联，则它们两端允许加的最大电压为9
$V$。答案：暗；小于；9
解析：
1. 电路结构：电阻R与并联部分（灯泡L和接入的L1/L2）串联。接入L1（6V 6W）时，L与L1并联且均正常发光，故并联电压为6V（L1额定电压），L额定电压也为6V。
2. L1电阻R1=U₁²/P₁=6²/6=6Ω，L2电阻R2=U₂²/P₂=6²/12=3Ω。R2＜R1，接入L2后并联总电阻减小，总电流增大，R两端电压增大，并联电压U并'＜6V。L实际功率P=U并'²/R_L＜额定功率，亮度变暗。
3. L2实际功率P2=U并'²/R2＜6²/3=12W，故小于12W。
4. L1、L2串联，额定电流I1=P1/U1=1A，I2=P2/U2=2A，最大电流I=1A。Umax=I(R1+R2)=1×(6+3)=9V。
2. L1电阻R1=U₁²/P₁=6²/6=6Ω，L2电阻R2=U₂²/P₂=6²/12=3Ω。R2＜R1，接入L2后并联总电阻减小，总电流增大，R两端电压增大，并联电压U并'＜6V。L实际功率P=U并'²/R_L＜额定功率，亮度变暗。
3. L2实际功率P2=U并'²/R2＜6²/3=12W，故小于12W。
4. L1、L2串联，额定电流I1=P1/U1=1A，I2=P2/U2=2A，最大电流I=1A。Umax=I(R1+R2)=1×(6+3)=9V。
18. 如图所示为模拟调光灯电路，电源电压恒为$6\ V$，灯泡标有“$2.5\ V\ \ 0.5\ A$”字样(灯丝阻值不变)，滑动变阻器标有“$20\ \Omega\ \ 1\ A$”字样。
(1) 求灯泡正常发光时的电功率。
(2) 求灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值。
(3) 该电路设计是否有缺陷？如有，请给出解决办法。
(1) 求灯泡正常发光时的电功率。
(2) 求灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值。
(3) 该电路设计是否有缺陷？如有，请给出解决办法。
答案：(1)灯泡正常发光时，$U_{额}=2.5\ V$，$I_{额}=0.5\ A$，由$P=UI$得，$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ V×0.5\ A=1.25\ W$。
(2)电路串联，灯泡正常发光时$I=I_{额}=0.5\ A$，滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U - U_{额}=6\ V - 2.5\ V=3.5\ V$，由$I=\frac{U}{R}$得，$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{3.5\ V}{0.5\ A}=7\ \Omega$。
(3)有缺陷。当滑动变阻器接入电阻过小时，电路电流过大（如滑片滑至最左端时，$R_{滑}=0$，$R_{L}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{2.5\ V}{0.5\ A}=5\ \Omega$，$I=\frac{U}{R_{L}}=\frac{6\ V}{5\ \Omega}=1.2\ A ＞ I_{额}=0.5\ A$且$＞1\ A$），会损坏灯泡和滑动变阻器。解决办法：串联一个定值保护电阻。
(2)电路串联，灯泡正常发光时$I=I_{额}=0.5\ A$，滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U - U_{额}=6\ V - 2.5\ V=3.5\ V$，由$I=\frac{U}{R}$得，$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{3.5\ V}{0.5\ A}=7\ \Omega$。
(3)有缺陷。当滑动变阻器接入电阻过小时，电路电流过大（如滑片滑至最左端时，$R_{滑}=0$，$R_{L}=\frac{U_{额}}{I_{额}}=\frac{2.5\ V}{0.5\ A}=5\ \Omega$，$I=\frac{U}{R_{L}}=\frac{6\ V}{5\ \Omega}=1.2\ A ＞ I_{额}=0.5\ A$且$＞1\ A$），会损坏灯泡和滑动变阻器。解决办法：串联一个定值保护电阻。