Question

12．額定電壓為2.5V的小燈泡連入如圖甲所示的電路中，電源電壓保持不變，滑動變阻器R₀的最大電阻為10Ω．閉合開關S，滑片從b端向a端滑動，直到小燈泡正常發(fā)光，得到如圖乙所示的I-U圖象．求：

（1）小燈泡的額定功率．
（2）小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的接入電阻．
（3）當滑片位于b端時，滑動變阻器消耗的電功率．
（4）當滑片位于a端時，電路中再接入一個相同的小燈泡，使兩個小燈泡串聯(lián)，求此時電路消耗的總功率．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(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(jù)圖乙讀出對應的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）由電路圖可知，小燈泡正常發(fā)光時，根據(jù)圖乙讀出此時燈泡兩端的電壓和電路中的電流，可求得電源電壓，根據(jù)歐姆定律可求得滑動變阻器的接入電阻，
（3）由電路圖可知，當滑片位于b端時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)圖乙讀出此時燈泡兩端的電壓和電路中的電流，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，可求得滑動變阻器消耗的電功率；
（4）根據(jù)燈泡的額定電壓和額定功率求得燈泡的電阻值，再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得此時電路消耗的總功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L額=2.5V，
由圖乙可知燈泡的額定電流I_L額=0.3A，
燈泡的額定功率：
P_L額=U_L額I_L額=2.5V×0.3A=0.75W；
（2）由乙圖可知，當滑片位于b端時U_L=1V，I=0.2A，
電源的電壓：
U=U₀+U_L=IR₀+U_L=0.2A×10Ω+1V=3V．
小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓U₀₁=U-U_L額=3V-2.5V=0.5V，
則由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器的接入電阻R_L=$\frac{0.5V}{0.3A}$≈1.7Ω；
（3）由乙圖可知，當滑片位于b端時U_L=1V，R₀的最大電阻為10Ω，則
滑動變阻器消耗的電功率P=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{（1V）}^{2}}{10Ω}$=0.1W，
（4）燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$=$\frac{25}{3}$Ω，
因電路中再接入一個相同的小燈泡，使兩個小燈泡串聯(lián)
則此時電路消耗的總功率P_總=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{{（3V）}^{2}}{\frac{25}{3}Ω×2}$=0.54W．
答：（1）小燈泡的額定功率為0.75W．
（2）小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的接入電阻為1.7Ω．
（3）當滑片位于b端時，滑動變阻器消耗的電功率0.1W．
（4）求此時電路消耗的總功率為0.54W．

點評 分析清楚電路結(jié)構(gòu)，明確各電路元件的連接方式是正確解題的前提，由I-U圖象找出電壓所對應的電流、熟練應用串聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式是正確解題的關鍵．