Question

1．在綜合實(shí)踐課中，小明利用實(shí)驗(yàn)室中的器材自制了一個(gè)調(diào)光小臺(tái)燈，電路圖如圖甲所示，電源電壓為6V保持不變，小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡的I-U圖象如圖乙所示，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“25Ω  0.3A”，當(dāng)滑片P位于某點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.5V，當(dāng)滑片p位于右端時(shí)．小燈泡發(fā)光很暗，求：

（1）小燈泡正常發(fā)光的阻值和額定功率
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)是2.5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值
（3）當(dāng)滑片在最右端時(shí)，整個(gè)電路在10min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖乙，得出小燈泡額定電壓下正常工作時(shí)的電流，求出小燈泡正常發(fā)光的電阻和額定電功率；
（2）根據(jù)題目條件，此時(shí)用滑動(dòng)變阻器的電壓除以燈的額定電流即為滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值；
（3）因小燈泡燈絲的電阻隨電壓的改變而變化，當(dāng)滑片在最右端時(shí)，根據(jù)圖乙，找出符合題目條件的小燈泡的電壓，即可求電路消耗的電能．

解答 解：（1）小燈正常工作時(shí)的電壓是2.5V，由圖乙知，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為0.25A，
小燈泡正常工作時(shí)的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，
小燈泡的額定功率p_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)是2.5V時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U′=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時(shí)通過滑動(dòng)變阻器的電流等于通過小燈泡的電流0.25A，
所以，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；
（3）小燈泡的電阻隨其兩端電壓的變化而改變，
小燈泡兩端加不同的電壓，分別對(duì)應(yīng)有一個(gè)不同的電流大小和電阻大�。�
我們可以把圖乙中幾個(gè)特殊的電壓和電流值列出來，
計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電阻大小，從而找出符合題目條件的小燈泡的電壓，如下表所示：

物理量	1組數(shù)據(jù)	2組數(shù)據(jù)	3組數(shù)據(jù)
電壓	0.5V	1.0V	2.5V
電流	0.15A	0.2A	0.25A
電阻	$\frac{10}{3}$Ω	5Ω	10Ω

由表可知，當(dāng)小燈泡的電壓為1.0V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.2A，此時(shí)小燈泡的電阻為5Ω．
若為這種情況，電路的總電阻R=$\frac{U}{I″}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻R″=30Ω-5Ω=25Ω，
與滑動(dòng)變阻的滑片移至最右端相符合．因此，當(dāng)滑片在最右端時(shí)，小燈泡兩端的電壓為1.0V．
所以，當(dāng)滑片在最右端時(shí)，整個(gè)電路在10min內(nèi)消耗的電能
W=UI″t=6V×0.2A×10×60s=720J．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光的阻值為10Ω，額定功率為0.625W；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)是2.5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為14Ω；
（3）當(dāng)滑片在最右端時(shí)，整個(gè)電路在10min內(nèi)消耗的電能為720J．

點(diǎn)評(píng) 本題以圖象呈現(xiàn)信息，簡(jiǎn)化計(jì)算，重在考察學(xué)生對(duì)物理過程的分析和數(shù)據(jù)處理能力．明確小燈泡的電阻隨電壓的改變而變化，從圖中找出符合題目條件下的小燈泡的電壓是解題的關(guān)鍵．