Question

7．如圖甲電路所示，電源電壓恒定，小燈泡L標(biāo)有“6V 6W”的字樣，小燈泡L和定值電阻R的電流隨電壓的變化曲線如圖乙所示．求：

（1）小燈泡的額定電流．
（2）只閉合開關(guān)S，小燈泡L的實(shí)際功率為1W，若再閉合開關(guān)S₁，電路消耗的總功率．
（3）將圖甲電路中的燈泡L拆下后與一個滑動變阻器R′串聯(lián)在某電源上，如圖丙所示，調(diào)節(jié)滑片到中點(diǎn)時，電流表示數(shù)為0.5A，調(diào)節(jié)滑片到右端時，電流表示數(shù)為0.3A，求滑動變阻器的最大阻值．

Answer 1

分析 （1）由燈泡銘牌可知燈泡的額定電壓與額定功率，由P=UI可求出小燈泡的額定電流．
（2）圖甲所示電路，只閉合開關(guān)S時只有燈泡L工作，由圖乙所示圖象求出電源電壓與通過燈泡的電流；若再閉合開關(guān)S₁，L和R并聯(lián)，從圖象中找出通過R的電流，然后根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)計算總電流，最后利用電功率公式P=UI求出電路消耗的總功率．
（3）如圖丙所示，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)；根據(jù)電源電壓不變，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律建立方程組，從而進(jìn)行求解．、

解答 解：
（1）由P=UI可得，小燈泡的額定電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
（2）如圖甲電路所示，只閉合開關(guān)S時只有燈泡L工作，此時小燈泡L的實(shí)際功率為1W，由圖乙所示圖象可知，電壓電壓U=U_L=2V，通過燈泡的電流I_L=0.5A；
若再閉合開關(guān)S₁，L和R并聯(lián)，因并聯(lián)電路各支路兩端電壓與電源電壓相等，則U_R=U_L=2V，
由圖乙所示圖象可知，此時通過R的電流I_R=0.2A；
并聯(lián)電路各支路互不影響，則通過燈泡的電流仍為I_L=0.5A；
所以，電路中的總電流：I=I_L+I_R=0.5A+0.2A=0.7A，
則電路消耗的總功率：P=UI=2V×0.7A=1.4W；
（3）設(shè)滑動變阻器的最大阻值為R′，
當(dāng)調(diào)節(jié)滑片到中點(diǎn)時，電流表示數(shù)I₁=0.5A，由圖乙可知，此時燈泡兩端的電壓U_L=2V，
則由串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律可得，電源電壓：
U=U_L+I₁×$\frac{1}{2}$R′=2V+0.5A×$\frac{1}{2}$R′--------①
當(dāng)調(diào)節(jié)滑片到右端時，電流表示數(shù)I₂=0.3A，由圖乙可知，此時燈泡兩端的電壓U_L′=1V，
則由串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律可得，電源電壓：
U=U_L′+I₂R′=1V+0.3A×R′--------②
因電源電壓不變，所以2V+0.5A×$\frac{1}{2}$R′=1V+0.3A×R′，
解得R′=20Ω，即滑動變阻器的最大阻值為20Ω．
答：（1）小燈泡的額定電流為1A．
（2）只閉合開關(guān)S，小燈泡L的實(shí)際功率為1W，若再閉合開關(guān)S₁，電路消耗的總功率為1.4W．
（3）滑動變阻器的最大阻值為20Ω．

點(diǎn)評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用、電功率公式的應(yīng)用，由I-U圖象找出電壓與對應(yīng)的電流值，是正確解題的前提與關(guān)鍵，同時要注意燈泡的電阻不是一個定值．