Question

16．如圖甲所示，電源電壓為6V保持不變，燈泡L標(biāo)有“6V　6W”字樣，滑動變阻器R的最大阻值為10Ω，燈泡的電流跟其兩端電壓關(guān)系如圖乙所示．求：

（1）燈泡L正常發(fā)光時電阻是多少Ω；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑片P位于變阻器的最左端，這時電流表的示數(shù)為多少A；
（3）當(dāng)S₁閉合S₂斷開，當(dāng)電流表示數(shù)為0.8A時，變阻器在10min內(nèi)消耗的電能是多少J；
（4）當(dāng)S₁閉合S₂斷開，電路中的最小電功率是多少W．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡L正常發(fā)光時電阻；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑片P位于變阻器的最左端時，燈泡L與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測干路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出通過L與R的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出干路電流；
（3）當(dāng)S₁閉合S₂斷開，當(dāng)電流表示數(shù)為0.8A時，變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)圖象讀出電流表示數(shù)為0.8A時燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)W=UIt求出變阻器在10min內(nèi)消耗的電能；
（4）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，電路消耗的電功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點得出等式，然后從圖象中讀出符合的電流和電壓值，根據(jù)P=UI求出電路中的最小電功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡L正常發(fā)光時電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑片P位于變阻器的最左端，燈泡L與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測干路中的電流，
通過L與R的電流分別為：
I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A，I_R=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，干路電流表的示數(shù)：
I=I_L+I_R=1A+0.6A=1.6A；
（3）當(dāng)S₁閉合S₂斷開，當(dāng)電流表示數(shù)為0.8A時，變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
由圖象可知，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.8A時，燈泡兩端的電壓U_L′=3V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，變阻器兩端電壓：
U_R=U-U_L′=6V-3V=3V，
變阻器在10min內(nèi)消耗的電能：
W_R=U_RIt=3V×0.8A×10×60s=1440J；
（4）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，電路消耗的電功率最小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且各處的電流相等，
所以，U=U_L″+I′R，即6V=U_L″+I′×10Ω，
由圖象可知，U_L″=1V，I′=0.5A時符合，
則電路的最小功率：
P=UI′=6V×0.5A=3W．
答：（1）燈泡L正常發(fā)光時電阻是6Ω；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑片P位于變阻器的最左端，這時電流表的示數(shù)為1.6A；
（3）當(dāng)S₁閉合S₂斷開，當(dāng)電流表示數(shù)為0.8A時，變阻器在10min內(nèi)消耗的電能是1440J；
（4）當(dāng)S₁閉合S₂斷開，電路中的最小電功率是3W．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功公式、電功率公式的靈活運用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出電流和電壓的對應(yīng)值．