Question

10．某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的調(diào)光燈電路．電源電壓保持不變，小燈泡正常發(fā)光電壓為6V，電阻R₁=12Ω．如圖乙是通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的圖象．
（1）當(dāng)開關(guān)撥至1時，小燈泡正常發(fā)光，求電源電壓．
（2）當(dāng)開關(guān)撥至2時，小燈泡兩端電壓為4V，求電阻R₂的阻值．
（3）同學(xué)們把它改造成如圖丙的調(diào)光燈（電源和燈泡與甲相同），燈泡的最亮和最暗程度與甲相同，請說明滑動變阻器的取材規(guī)格．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)撥至1時，R₁與L串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖乙讀出燈泡的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出R₁兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓；
（2）當(dāng)開關(guān)撥至2時，R₂與L串聯(lián)，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₂兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電阻R₂的阻值；
（3）燈泡的最亮和最暗程度與甲相同，則滑動變阻器允許通過的最大電流不小于燈泡的額定電流，滑動變阻器的最大阻值不小于R₂的阻值．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)撥至1時，R₁與L串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時兩端的電壓U_L=6V，
由圖乙可知，通過燈泡的電流I_L=1A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，R₁兩端的電壓：
U₁=I_LR₁=1A×12Ω=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=U₁+U_L=12V+6V=18V；
（2）當(dāng)開關(guān)撥至2時，R₂與L串聯(lián)，
由圖乙可知，小燈泡兩端電壓U_L′=4V時，通過的電流I_L′=0.8A，
R₂兩端的電壓：
U₂=U-U_L′=18V-4V=14V，
電阻R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{L}′}$=$\frac{14V}{0.8A}$=17.5Ω；
（3）燈泡的最亮和最暗程度與甲相同，則滑動變阻器允許通過的最大電流不小于燈泡的額定電流1A，滑動變阻器的最大阻值不小于R₂的阻值17.5Ω．
答：（1）電源的電壓為18V；
（2）電阻R₂的阻值為17.5Ω；
（3）滑動變阻器的取材規(guī)格為滑動變阻器允許通過的最大電流不小于1A，最大阻值不小于17.5Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用以及滑動變阻器規(guī)格的判斷，從圖象中讀出燈泡電壓和對應(yīng)的電流關(guān)系是關(guān)鍵．