Question

5．如圖1是小明設計的調光電路圖，他將粗細均勻的電阻絲AB通過滑片P連入電路，小燈泡的額定電壓為6V．閉合開關S后，滑片P從最左端A滑到最右端B的過程中，小燈泡的I-U關系圖象如圖2所示．（電阻絲AB的阻值不隨溫度變化）．求：

（1）小燈泡的額定功率；
（2）電阻絲AB的阻值；
（3）當滑片P在最左端A時，小燈泡1分鐘消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，由圖2讀出燈泡兩端的電壓為6V時通過的電流，根據P=UI求出小燈泡的額定功率；
（2）電阻絲接入電路中的電阻為0時，電路為燈泡的簡單電路，根據燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等可知電源的電壓；從圖象上找到當AB完全接入電路時，燈泡對應的電壓和電流，根據串聯電路的電壓特點求出AB兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出電阻絲AB的阻值；
（3）根據W=UIt求出當滑片P在最左端A時，小燈泡1分鐘消耗的電能．

解答 解：（1）由圖2可知，燈泡兩端的電壓為6V時，通過燈泡的電流為1A，
則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=6V×1A=6W；
（2）電阻絲接入電路中的電阻為0時，電路為燈泡的簡單電路，
因燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，
所以，電源的電壓U=U_L=6V，
當滑片滑到A端時通過小燈泡的電流為I=0.5A，燈泡兩端電壓U_L′=1.5V，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電阻絲AB兩端電壓：
U_AB=U-U_L′=6V-1.5V=4.5V，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻絲AB的阻值：
R_AB=$\frac{{U}_{AB}}{I}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω；
（3）當滑片P在最左端A時，小燈泡1分鐘消耗的電能：
W_L=U_L′It=1.5V×0.5A×60s=45J．
答：（1）小燈泡的額定功率為6W；
（2）電阻絲AB的阻值9Ω；
（3）當滑片P在最左端A時，小燈泡1分鐘消耗的電能為45J．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應用，關鍵是從圖象中獲取有用的信息，要注意燈泡的電阻是變化的．