Question

13．圖甲是某同學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)光電路圖，他將粗細(xì)均勻的電阻絲R通過滑片P接入電路，閉合開關(guān)，滑片從最左端向最右端滑動(dòng)的過程中，電壓表與電流表的示數(shù)呈圖乙所示的規(guī)律變化．（小燈泡的電阻不隨燈絲溫度的變化而改變）求：
（1）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，可變電阻R接入電路的阻值；
（2）可變電阻R接入電路的阻值變化范圍；
（3）小燈泡的阻值；
（4）小燈泡的最大功率．

Answer 1

分析 （1）由圖示圖象求出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，然后由歐姆定律求出電阻阻值．
（2）由圖示圖象求出滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)電阻兩端電壓與通過電阻的電流，然后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器最大阻值，再確定其阻值變化范圍．
（3）由圖示圖象求出電壓與對應(yīng)的電流，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出燈泡電阻．
（4）電路電流最大時(shí)燈泡功率最大，應(yīng)用電功率公式求出燈泡的最大功率．

解答 解：由圖甲所示電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測電路電流；
（1）由圖乙所示圖象可知，電流為0.4A時(shí)電壓表示數(shù)為1.5V
由I=$\frac{U}{R}$可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.4A}$=3.75Ω；
（2）由圖乙所示圖象可知，滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大為：3V，此時(shí)電流為0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動(dòng)變阻器最大阻值：R_最大=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是：0Ω～15Ω；
（3）電源電壓：U=U_滑+U_L=U_滑+IR_L，
由圖乙所示圖象可知：U=1.5V+0.4A×R_L，U=3V+0.2A×R_L，
即：1.5V+0.4A×R_L=3V+0.2A×R_L，解得：R_L=7.5Ω；
（4）由圖乙所示圖象可知，電路最大電流：I=0.6A，
燈泡最大功率：P=I²R_L=（0.6A）²×7.5Ω=2.7W；
答：（1）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，可變電阻R接入電路的阻值為3.75歐姆；
（2）可變電阻R接入電路的阻值變化范圍是：0Ω～15Ω；
（3）小燈泡的阻值為7.5歐姆；
（4）小燈泡的最大功率為2.7W．

點(diǎn)評 本題考查電阻、電流和電壓的計(jì)算，關(guān)鍵是歐姆定律及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是根據(jù)圖象得出數(shù)據(jù)解決問題，要記住串聯(lián)電路電流和電壓的規(guī)律．