Question

12．在圖甲的電路中，電源電壓為9V且保持不變，電流表的量程為0～3A，電壓表的理量程為0～15V，燈泡上標(biāo)有“6V 6W”字樣，燈泡電流隨電壓變化關(guān)系如圖乙所示．求：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流？
（2）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)？
（3）為了保證電路安全，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值及此時(shí)電路消耗的總功率？

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，由燈泡電流隨電壓變化關(guān)系讀出正常發(fā)光時(shí)的電流．
（2）根據(jù)乙圖可查出燈泡電流為0.4A時(shí)的電壓，然后根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求得電壓表示數(shù)；
（3）根據(jù)電流表量程可知電路最大電流為1A，根據(jù)歐姆定律可求出電路總電阻，然后減去燈泡在1A時(shí)的電阻，就是滑動(dòng)變阻器的最小電阻，根據(jù)P=UI求出電路安全工作時(shí)電路消耗的最大總功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為6V，由乙圖可知正常發(fā)光時(shí)的電流為1A．
（2）由圖象可知，當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，小燈泡兩端的電壓為1V，則電壓表讀數(shù)：U_R=U-U_L=9V-1V=8V；
（3）由題意可知，電路的最大電流I_最大=1A，
電路中的最大總電阻：R_總=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{9V}{1A}$=9Ω，
由圖可知當(dāng)燈泡電流1A時(shí)，燈泡電壓為6V，
則燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω，
所以滑阻最小阻值為：R=R_總-R_L=9Ω-6Ω=3Ω．
此時(shí)電路消耗的總功率：P=UI=9V×1A=9W．
答：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為1A；
（2）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)為8V；
（3）為了保證電路安全，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值為3Ω，此時(shí)電路消耗的總功率為9W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，這也是學(xué)生比較容易出錯(cuò)的地方．