Question

20．如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為6V，閉合開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)滑片P從R的一端滑到另一端的過(guò)程中，小燈泡的I-U關(guān)系圖象如圖乙所示．求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）小燈泡正常發(fā)光10分鐘所消耗的電能；
（3）滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

Answer 1

分析 （1）由圖乙I-U圖象找出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，由圖象讀出通過(guò)燈泡的電流，利用W=UIt求出通電30秒消耗電能；
（3）由電路圖可知，當(dāng)滑片位于左端時(shí)，電路為L(zhǎng)的簡(jiǎn)單電路，電路中的電流最大，電壓表測(cè)電源的電壓，由圖乙讀出電源的大小；
當(dāng)滑片位于右端時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器的最大阻值R串聯(lián)，電路中的電流最小，根據(jù)圖象讀出兩電表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

解答 解：
（1）由I-U圖象可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端的電壓U_L=6V，通過(guò)燈泡的電流I_L=0.2A，
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)，通電10min消耗的電能：
W=U_LI_Lt=6V×0.2A×10×60s=720J；
（3）由圖乙可知，電源的電壓U=6V；
當(dāng)滑片位于右端時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器的最大阻值R串聯(lián)，電路中的電流最小，
由圖乙可知，U_L′=1.5V，電路中的電流I=0.1A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=6V-1.5V=4.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω．
答：
（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為30Ω；
（2）小燈泡正常發(fā)光10分鐘所消耗的電能為720J；
（3）滑動(dòng)變阻器的最大阻值是45Ω．

點(diǎn)評(píng) 分析清楚電路結(jié)構(gòu)，明確各電路元件的連接方式是正確解題的前提，由I-U圖象找出電壓所對(duì)應(yīng)的電流、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式是正確解題的關(guān)鍵．