Question

如圖1所示是測(cè)量高于湖水警戒水位裝置的原理圖．長(zhǎng)方形絕緣容器A內(nèi)部左右兩面插有豎直薄金屬板并與電路連接，底部有一小孔與湖水相通，且容器底面與警戒水位相平．已知電源電壓恒為6V，小燈泡標(biāo)有“2V 2W”字樣（不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響）．兩金屬板間的湖水電阻R與的關(guān)系如圖2所示（h為容器A內(nèi)水柱高度）．求：
（1）小燈泡燈絲電阻是多少歐？
（2）當(dāng)湖水水位高于警戒水位多少米時(shí)，燈泡正常工作？

Answer 1

解：（1）根據(jù)P=可得，燈泡的電阻：
R_L===2Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)，兩端的電壓為2V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴根據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流：
I===1A，
∵湖水電阻R與L串聯(lián)，
∴湖水電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_L=6V-2V=4V，
則R===4Ω，
由圖象可知，當(dāng)R=4Ω時(shí)，=0.2m^-1，
h=5m．
答：（1）小燈泡燈絲電阻是2歐；
（2）當(dāng)湖水水位高于警戒水位為5米時(shí)，燈泡正常工作．
分析：（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)R=求出燈泡的電阻；
（2）燈泡正常工作，燈泡兩端電壓為2V，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出湖水電阻兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出湖水的電阻，根據(jù)圖象得出R與的關(guān)系，再求出此時(shí)對(duì)應(yīng)湖水水位高于警戒線的高．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，由圖象判斷水位的高度，體現(xiàn)了物理在實(shí)際生活中的應(yīng)用，是一道好題．