Question

1．在綜合實踐課中，小明利用實驗室中的器材自制了一個調(diào)光小臺燈，電路圖如圖甲所示，電源電壓為6V保持不變，小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡的I-U圖象如圖乙所示，滑動變阻器標有“25Ω  0.3A”，當滑片P位于某點時，電壓表的示數(shù)為2.5V，當滑片p位于右端時．小燈泡發(fā)光很暗，求：

（1）小燈泡正常發(fā)光的阻值和額定功率
（2）當電壓表的示數(shù)是2.5V時，滑動變阻器連入電路的阻值
（3）當滑片在最右端時，整個電路在10min內(nèi)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖乙，得出小燈泡額定電壓下正常工作時的電流，求出小燈泡正常發(fā)光的電阻和額定電功率；
（2）根據(jù)題目條件，此時用滑動變阻器的電壓除以燈的額定電流即為滑動變阻器連入電路的阻值；
（3）因小燈泡燈絲的電阻隨電壓的改變而變化，當滑片在最右端時，根據(jù)圖乙，找出符合題目條件的小燈泡的電壓，即可求電路消耗的電能．

解答 解：（1）小燈正常工作時的電壓是2.5V，由圖乙知，此時對應(yīng)的電流為0.25A，
小燈泡正常工作時的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，
小燈泡的額定功率p_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W；
（2）當電壓表的示數(shù)是2.5V時，小燈泡正常發(fā)光，
滑動變阻器兩端的電壓U′=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時通過滑動變阻器的電流等于通過小燈泡的電流0.25A，
所以，滑動變阻器連入電路中的電阻R′=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；
（3）小燈泡的電阻隨其兩端電壓的變化而改變，
小燈泡兩端加不同的電壓，分別對應(yīng)有一個不同的電流大小和電阻大�。�
我們可以把圖乙中幾個特殊的電壓和電流值列出來，
計算出對應(yīng)的電阻大小，從而找出符合題目條件的小燈泡的電壓，如下表所示：

物理量	1組數(shù)據(jù)	2組數(shù)據(jù)	3組數(shù)據(jù)
電壓	0.5V	1.0V	2.5V
電流	0.15A	0.2A	0.25A
電阻	$\frac{10}{3}$Ω	5Ω	10Ω

由表可知，當小燈泡的電壓為1.0V時，對應(yīng)的電流為0.2A，此時小燈泡的電阻為5Ω．
若為這種情況，電路的總電阻R=$\frac{U}{I″}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
滑動變阻器連入電路中的電阻R″=30Ω-5Ω=25Ω，
與滑動變阻的滑片移至最右端相符合．因此，當滑片在最右端時，小燈泡兩端的電壓為1.0V．
所以，當滑片在最右端時，整個電路在10min內(nèi)消耗的電能
W=UI″t=6V×0.2A×10×60s=720J．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光的阻值為10Ω，額定功率為0.625W；
（2）當電壓表的示數(shù)是2.5V時，滑動變阻器連入電路的阻值為14Ω；
（3）當滑片在最右端時，整個電路在10min內(nèi)消耗的電能為720J．

點評 本題以圖象呈現(xiàn)信息，簡化計算，重在考察學(xué)生對物理過程的分析和數(shù)據(jù)處理能力．明確小燈泡的電阻隨電壓的改變而變化，從圖中找出符合題目條件下的小燈泡的電壓是解題的關(guān)鍵．