Question

3．如圖甲電路所示，電源電壓為9V且保持不變，小燈炮標有“6V  6W”的字樣，小燈泡的電流隨電壓的變化曲線如圖乙．求：

（1）小燈炮正常工作時的電阻？
（2）當電壓表的示數為2V時，整個電路10s內消耗的電能是多少焦？
（3）當電流表的示數為0.7A時，滑動變阻器接入電路的電阻約為多少歐姆？
（4）由乙圖象可以看出：通過小燈泡的電流不跟它兩端的電壓成正比，請分析原因？

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據圖象讀出電流，根據歐姆定律求出小燈炮正常發(fā)光時電阻；
（2）由圖象讀出電壓表示數為2V時通過燈泡的電流即為電路中的電流，根據W=UIt求出整個電路10s內消耗的電能；
（3）根據圖象讀出電流表的示數為0.7A時燈泡兩端的電壓，根據串聯(lián)電路的電壓特點求出R兩端的電壓，根據歐姆定律求出R的阻值；
（4）圖象不是直線說明電壓與電流的比值即電阻是變化的，可以從影響電阻大小的因素進行分析．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L額=6V，由圖象可知通過燈泡的電流I_L額=1.0A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時燈泡的電阻：
R_L額=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{6V}{1.0A}$=6Ω；
（2）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由圖象可知，當電壓表的示數即燈泡兩端的電壓U_L=2V時，電路中的電流I=0.5A，
則整個電路10s內消耗的電能：
W=UIt=9V×0.5A×10s=45J；
（3）由圖象可知，當電流表的示數即通過燈泡的電流I′=0.7A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，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L′=9V-3V=6V，
滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{6V}{0.7A}$≈8.6Ω；
（4）由圖象可知電壓和電流的比值是變化的即燈泡的電阻是變化的，原因是燈絲電阻隨溫度變化而變化，所以通過小燈泡的電流不與其兩端的電壓成正比．
答：（1）小燈炮正常發(fā)光時電阻為6Ω；
（2）當電壓表的示數為2V時，整個電路10s內消耗的電能是45J；
（3）當電流表的示數為0.7A時，滑動變阻器接入電路的電阻約為8.6Ω；
（4）因燈絲電阻隨溫度變化而變化，所以通過小燈泡的電流不與其兩端的電壓成正比．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用以及燈絲電阻與溫度的關系，關鍵是根據圖象讀出電流、電壓的對應值．