Question

19．如圖甲所示的電路中，R₀是標有“6V 6W”字樣的元件（阻值不變），R是滑動變阻器，通過小燈泡L的電流隨其兩端電壓變化的圖象如圖乙所示．閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片P滑到最左端時，R₀恰好正常工作．

（1）求電源電壓；
（2）滑動變阻器的滑片P在某一位置時，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，求此時R接入電路中的阻值；
（3）當(dāng)燈L消耗的功率為4W時，求R₀消耗的功率．

Answer 1

分析 （1）滑片P滑到最左端時，L與R₀串聯(lián)，R₀恰好正常工作，根據(jù)P=UI計算電路中電流，由圖象可知此時L兩端電壓，從而求得電源電壓；
（2）由丙圖讀出P在某一位置時，電壓表的示數(shù)（R₀兩端電壓），由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算出R₀電阻，由I=$\frac{U}{R}$計算出此時電路中電流，
從圖象乙中讀出此燈泡兩端，從而計算出R兩端電壓和R連入的阻值；
（3）根據(jù)P=UI，由圖象讀出燈泡兩端的電壓和電流，根據(jù)P=I²R計算R₀消耗的功率．

解答 解：
（1）由圖，滑片P滑到最左端時，R連入阻值為0，L與R₀串聯(lián)，R₀恰好正常工作，即U₀=6V，
由P=UI，
I_L=I₀=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A，
由圖象乙，此時燈泡兩端電壓U_L=8V，
所以電源電壓：U=U_L+U₀=8V+6V=14V；
（2）由圖丙電壓表使用0-15V量程，分度值0.5V，電壓表示數(shù)為3V，即：U₀′=3V，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，所以R₀=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω，
此時電路中電流：I′=I_L′=I_R=I₀′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，
由乙圖象此時燈泡電壓U_L′=2V，
所以R兩端電壓U_R=U-U_L′-U₀′=14V-2V-3V=9V，
此時R接入電路中的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I′}$=$\frac{9V}{0.5A}$=18Ω；
（3）由乙圖象，當(dāng)燈泡電壓為5V時，電流為I″=0.8A，由P=UI可知，此時燈泡功率為4W，
所以R₀消耗的功率：P₀=I″²R₀=（0.8A）²×6Ω=3.84W．
答：（1）電源電壓為14V；
（2）滑動變阻器的滑片P在某一位置時，R接入電路中的阻值為18Ω；
（3）當(dāng)燈L消耗的功率為4W時，R₀消耗的功率為3.84W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點、電壓表的讀數(shù)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵從圖象中得到燈泡的電壓和電流，有一定難度．