14.如圖甲所示,某同學(xué)在“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中,誤將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端,他從滑片置于最右端時(shí)開始記錄第一組數(shù)據(jù),調(diào)節(jié)滑測得多組數(shù)據(jù),描繪出的U-I圖象如圖乙所示,已知小燈泡的額定電壓為2.5V,電源電壓為4.5V.求:
(1)求滑動(dòng)變阻器的最大阻值;
(2)小燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電阻和電功率;
(3)為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V,電源電壓的最大值.

分析 由電路圖可知小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓;
(1)由圖2得出滑動(dòng)變阻器連入電路阻值最大時(shí)的電壓和電流值,根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值;
(2)根據(jù)分壓原理,求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓,然后由圖讀出電路中的電流,即可根據(jù)歐姆定律求燈泡的阻值;根據(jù)P=UI求出額定功率;
(3)為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V,即不能超過燈泡允許的最大電流,根據(jù)電路中的最大阻值,利用歐姆定律即可求出電源電壓的最大值.

解答 解:由電路圖可知小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓;
(1)滑動(dòng)變阻器連入電路阻值最大時(shí)兩端的電壓最大,電路中的電流值最小,由圖2可知:U滑最大=4V時(shí),I最小=0.1A,
由I=$\frac{U}{R}$得:其阻值為R滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω;
(2)電路圖可知小燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓,
燈泡正常發(fā)光時(shí)小燈泡電壓2.5V,
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于串聯(lián)的各分電壓之和可得:滑動(dòng)變阻器電壓為U=U-UL額=4.5V-2.5V=2V,
由圖2可知:U=2V時(shí),I=0.2A,
由I=$\frac{U}{R}$得:燈泡的阻值RL=$\frac{{U}_{L}^{\;}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω;
則額定功率PL額=UL額I=2.5V×0.2A=0.5W;
(3)為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V,即電路中的電流不能超過0.22A,因此變阻器和燈泡串聯(lián)后接入一電源上,電源電壓的最大值為:U=IR最大=3V+0.22A×40Ω=11.8V.
答:(1)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為40Ω;
(2)小燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電阻和電功率分別為12.5Ω、0.5W;
(3)為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V,電源電壓的最大值為11.8V.

點(diǎn)評 本題考查歐姆定律和串聯(lián)特點(diǎn)的應(yīng)用,掌握好串聯(lián)電路的分壓原理,知道電阻值越大分得電壓就越大.

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η
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