Question

11．如圖甲所示是小燈泡L的I-U圖象，把小燈泡接入圖乙的電路中，先將滑動變阻器的滑片P移至B端，閉合開關S，電壓表示數(shù)為3V；再將滑片P向左移動直到電壓表示數(shù)為6V，此時小燈泡L剛好正常發(fā)光．已知電源電壓恒定，滑動變阻器的銘牌標有“20Ω 2A”，則電源電壓為15V，小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器消耗的功率為9W．在滑動變阻器的滑片移動的過程中，電路中消耗的總功率的最大值和最小值之比為5：3．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器的滑片P移至B端時，L與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，根據(jù)圖象讀出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓；
（2）根據(jù)圖象讀出燈泡正常發(fā)光時的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用P=UI求出滑動變阻器消耗的功率；
（3）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路消耗的總功率最小，當燈泡正常發(fā)光時電路消耗的總功率最大，根據(jù)P=UI求出電路中消耗的總功率的最大值和最小值之比．

解答 解：（1）當滑動變阻器的滑片P移至B端時，滑動變阻器的最大阻值和燈泡串聯(lián)，
由圖象可知，當電壓表示數(shù)為3V時，電路中的電流I=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=IR_滑=0.6A×20Ω=12V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L+U_滑=3V+12V=15V；
（2）由圖象可知，燈泡兩端的電壓為6V時，電路中的電流I′=1A，此時燈泡正常發(fā)光，
滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_L額=15V-6V=9V，
滑動變阻器消耗的功率：
P_滑=U_滑′I′=9V×1A=9W；
（3）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路消耗的總功率最小，當燈泡正常發(fā)光時電路消耗的總功率最大，
則電路中消耗的總功率的最大值和最小值之比：
P_大：P_小=UI′：UI=I′：I=1A：0.6A=5：3．
故答案為：15；9；5：3．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是根據(jù)圖象得出電壓對應的電流，要注意額定電壓下燈泡正常發(fā)光．