Question

13．如圖1所示，某同學在“測量小燈泡電功率”的實驗中，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，他從滑片置于最右端時開始記錄第一組數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)滑測得多組數(shù)據(jù)，描繪出的U-I圖象如圖2所示，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為4.5V，可求得小燈泡正常發(fā)光時的阻值為12.5Ω，額定功率為0.5 W，變阻器最大阻值為40Ω，為使實驗中小燈泡兩端電壓不超過3V，電源電壓的最大值為6.8 V．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器的電壓，然后由圖讀出電路中的電流即可根據(jù)歐姆定律求燈泡的阻值；根據(jù)P=UI求出額定功率；
（2）由圖2得出滑動變阻器連入電路阻值最大時的電壓和電流值，根據(jù)歐姆定律求出其阻值；
（3）為使實驗中小燈泡兩端電壓不超過3V，根據(jù)分壓原理，滑動變阻器分得最小電壓不可小于1.5V，故由圖2讀出此時的電流，即可根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最小阻值．

解答 解：（1）電路圖可知小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器的電壓，
燈泡正常發(fā)光時小燈泡電壓2.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于串聯(lián)的各分電壓之和可得：滑動變阻器電壓為U_滑=U-U_L額=4.5V-2.5V=2V，
由圖2可知：U_滑=2V時，I=0.2A，
則根據(jù)歐姆定律得：燈泡的阻值R_L=$\frac{{U}_{L額}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；額定功率P_L額=U_L額I=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）滑動變阻器連入電路阻值最大時兩端的電壓最大，電路中的電流值最小，由圖2可知：U_滑最大=4V時，I_最小=0.1A，
根據(jù)歐姆定律得：其阻值為R_滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω；
（3）為使實驗中小燈泡兩端電壓不超過3V，根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于串聯(lián)的各分電壓之和可得：滑動變阻器分得最小電壓U_滑最小=U-U_L最大=4.5V-3V=1.5V，
由圖2可知：U_滑=1.5V時，I_最大=0.22A，
根據(jù)歐姆定律得：其阻值為R_滑最小=$\frac{{U}_{滑最小}}{{I}_{最大}}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω；
故答案為：12.5；0.5；40；6.8．

點評 本題考查歐姆定律和串聯(lián)特點的應用，掌握好串聯(lián)電路的分壓原理，知道電阻值越大分得電壓就越大．