Question

5．如圖甲所示的電路圖，電源電壓為9V且保持不變，小燈泡L標(biāo)有“6V 6W”的字樣，閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器滑片P從某點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B的過程中，電流表與電壓表表示數(shù)的變化曲線如圖乙所示．求：

（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（2）小燈泡正常發(fā)光2min消耗的電能．
（3）小燈泡兩端電壓為4V時(shí)，燈泡的實(shí)際功率及滑動變阻器消耗的電功率．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）根據(jù)W=Pt求出小燈泡正常發(fā)光2min消耗的電能；
（3）小燈泡兩端電壓為4V時(shí)，由圖象讀出通過燈泡的電流即為電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡的實(shí)際功率及滑動變阻器消耗的電功率．

解答 解：（1）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，小燈泡正常發(fā)光2min消耗的電能：
W=P_Lt=6W×2×60s=720J；
（3）由圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，串聯(lián)電路中各處的電流相等，
當(dāng)小燈泡兩端電壓為4V時(shí)，由圖象可知，通過燈泡的電流為0.9A，即電路中電流I=0.9A，
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_R=U-U_L′=9V-4V=5V，
則燈泡的實(shí)際功率及滑動變阻器消耗的電功率分別為：
P_L′=U_L′I=4V×0.9A=3.6W，P_R=U_RI=5V×0.9A=4.5W．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為6Ω；
（2）小燈泡正常發(fā)光2min消耗的電能為720J；
（3）小燈泡兩端電壓為4V時(shí)，燈泡的實(shí)際功率為3.6W，滑動變阻器消耗的電功率為4.5W．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和電功率公式、電功公式的應(yīng)用，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．