Question

3．如圖甲所示，額定電壓為20V的燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)接入電路，燈泡L的I-U圖象如圖乙所示．合上電鍵，當(dāng)電源電壓為10V時，燈泡的功率為1W．求：

（1）滑動變阻器接入電路的阻值和消耗的功率；
（2）若保持滑動變阻器阻值不變，且要使燈泡正常發(fā)光，則此時電源的電壓是多少？

Answer 1

分析 （1）通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI，燈泡的功率為1W，判斷此時燈的實際電壓和通過的電流，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求變阻器的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律求滑動變阻器接入電路的阻值；根據(jù)P_滑=U_滑I_實求滑動變阻器消耗的功率；
（2）由圖乙可知，要使燈泡正常發(fā)光，燈的電壓和通過的電流，根據(jù)歐姆定律的變形公式，求此時變阻器的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求實際的電源的電壓．

解答 解：（1）由圖乙可知，通過燈的電流隨電壓的增大而增大，根據(jù)P=UI，只有當(dāng)燈的電壓為U_L實=5V，通過的電流為I_實=0.2A時，燈泡的功率為1W，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U_L實=10V-5V=5V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，
滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{實}}=\frac{5V}{0.2A}$=25Ω；
滑動變阻器消耗的功率：
P_滑=U_滑I_實=5V×0.2A=1W．
（2）由圖乙可知，要使燈泡正常發(fā)光，燈的電壓為10V時通過的電流為0.4A，保持滑動變阻器阻值不變，根據(jù)歐姆定律的變形公式，則此時變阻器的電壓：
U′_滑=I′R_滑=0.4A×25Ω=10V，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，實際的電源的電壓是：
U′=U′_滑+U_L=10V+20V=30V．
答：（1）滑動變阻器接入電路的阻值和消耗的功率分別為25Ω和1W；
（2）若保持滑動變阻器阻值不變，且要使燈泡正常發(fā)光，則此時電源的電壓是30V．

點評 本題考查串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律和電功率公式的運用，關(guān)鍵是從圖象中獲取有效的信息．