Question

【題目】圖甲中標(biāo)有“2.7V”字樣小燈泡的電流電壓關(guān)系如圖乙所示。定值電阻R1=10Ω．R2由三段材料不同、橫截面積相同的均勻直導(dǎo)體EF、FG、GH連接而成（總長度為35cm），其中一段是銅導(dǎo)體，其電阻可忽略不計(jì)，另兩段導(dǎo)體的阻值與自身長度成正比，P是與R2接觸良好并能移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭。

（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻多大？

（2）若只閉合S、S1時(shí)，電流表示數(shù)I與P向左移動(dòng)距離x之間的關(guān)系如圖丙所示。①當(dāng)x=20cm時(shí)，電路消耗的電功率多大？②導(dǎo)體GH間電阻多大？

（3）若只閉合S與S2，為確保燈絲不被燒壞，滑片P向左移動(dòng)距離x的變化范圍？

Answer 1

【答案】（1）9Ω；（2）①2.4W；②15Ω；（3）x≤9cm。

【解析】

（1）由圖乙知當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.7V時(shí)的電流，根據(jù)R＝算出燈泡的電阻；

（2）只閉合S、S1時(shí)R1與R2串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為零時(shí)，電路中電流最大．根據(jù)圖象讀出電路中最大電流．根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)，電路中電流最小．根據(jù)圖象讀出電路中最小電流．根據(jù)歐姆定律求出變阻器的最大阻值．由圖象可知滑片P從H端移到E端時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，據(jù)此確定GH、FG、EF的長度．滑片位于銅導(dǎo)線段時(shí)電流不變，據(jù)此確定銅導(dǎo)線的長度．根據(jù)圖象得出滑片P位于F點(diǎn)時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求總電阻，根據(jù)電阻串聯(lián)的特點(diǎn)求解總電阻和EF段電阻、GH導(dǎo)體的電阻．

（3）只閉合S、S1時(shí)燈泡與R2串聯(lián)，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)燈兩端電壓為2.7V，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律算出滑動(dòng)變阻器的電壓，根據(jù)歐姆定律算出和動(dòng)能正確的電阻，根據(jù)REF＝5Ω，RGH＝15Ω，算出GH段接入電路電阻和未接入電路部分電阻，由圖象可知GH部分每1cm長的電阻，算出x的變化范圍．

(1)由圖乙知當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.7V時(shí)的電流為0.3A，燈泡的電阻為：R＝＝9Ω；

(2)只閉合S、S1時(shí)R1與R2串聯(lián)，由圖丙可知當(dāng)滑片在E處時(shí)電流最大為I＝0.6A，所以電源電壓U＝IR＝0.6×10Ω＝6V；①如圖丙所示：當(dāng)x＝20cm處時(shí)，I＝0.4A，電路消耗的電功率：P＝UI＝2.4W ②由圖象可知當(dāng)滑片在H點(diǎn)時(shí)的電流為0.2A；R1兩端的電壓為：U1＝IR1＝0.2A×10Ω＝2V,滑片在H點(diǎn)時(shí)的電阻為：RH＝＝20Ω；滑片P從H端移到E端時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，由圖象可知：GH＝15cm，F(xiàn)G＝25cm15cm＝10cm，EF＝35cm25cm＝10cm，中間一段電流無變化，故FG是銅導(dǎo)線.由圖象可知,當(dāng)滑片P位于F點(diǎn)時(shí),電路中電流I＝0.4A,則總電阻為R′總＝＝15Ω,則EF段電阻為REF＝R′總R1＝15Ω10Ω＝5Ω,EF導(dǎo)體每1cm的電阻為＝0.5,GH導(dǎo)體的電阻RGH＝REHREF＝20Ω5Ω＝15Ω；

(3)只閉合S、S1時(shí)燈泡與R2串聯(lián)，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)燈兩端電壓為2.7V，所以滑動(dòng)變阻器U2＝UUL＝6V2.7V＝3.3V，滑動(dòng)變阻器的電阻為：R2＝＝11Ω；而REF＝5Ω,RGH＝15Ω,所以GH段接入電路電阻為11Ω5Ω＝6Ω,未接入電路部分電阻為9Ω,由GH＝15cm、RGH＝15Ω知，GH部分每1cm長電阻為1Ω，故x9cm.

答：(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻9Ω；

(2)①當(dāng)x＝20cm時(shí)，電路消耗的電功率2.4W；②導(dǎo)體GH間電阻15Ω

(3)若只閉合S與S2，為確保燈絲不被燒壞，滑片P向左移動(dòng)距離x的變化范圍是x9cm.