Question

16．如圖甲所示，電源電壓不變，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”的字樣，小燈泡的額定電壓（小燈泡正常發(fā)光時的電壓）為6V，圖乙是通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的圖象，當滑動變阻器的滑片P在b端時，電壓表的示數(shù)為2V，問：
（1）滑動變阻器上標有“20Ω；2A”，它的意思是滑動變阻器的最大阻值為20Ω，電阻絲允許通過的最大電流為2A；
（2）電源電壓．
（3）P在b端時，小燈泡的電阻．
（4）小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器連入電路的阻值．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器上標有“20Ω 2A”，它的意思是：滑動變阻器的最大阻值為20Ω，電阻絲允許通過的最大電流為2A；
（2）由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電流表測電路電流，電壓表測燈泡兩端電壓；
由圖乙找出電壓為2V時的通過燈的電流，然后由串聯(lián)電路電流的規(guī)律及歐姆定律求出滑片在b端時（滑動變阻器阻值全部接入電路）變阻器的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路特點求出電源電壓；
（3）燈在不同電壓下的電阻不同，根據(jù)P在b端時，燈電壓和對應的電流由歐姆定律求出燈的電阻大��；
（4）在額定電壓下，燈泡正常發(fā)光，由圖乙所示I-U圖象，找出燈泡額定電壓所對應的電流，由串聯(lián)電路電壓的特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓，然后由歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值．

解答 解：（1）滑動變阻器上標有“20Ω 2A”，它的意思是：滑動變阻器的最大阻值為20Ω，電阻絲允許通過的最大電流為2A；
（2）當滑動變阻器的滑片P在b端時，R_滑=20Ω，由圖乙所示I-U圖象可知，當燈的電壓為2V時，對應的電流是0.5A，變阻器的電壓U_滑=IR_滑=0.5A×20Ω=10V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電壓
U_電源=U_L+IR_滑=2V+10V=12V；
（3）由（2）知，P在b端時，燈的電壓為2V，通過燈的電流為0.5A，小燈泡的電阻
R=$\frac{{U}_{L}}{I}=\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
（4）因燈泡額定電壓為6V，由圖乙所示I-U圖象知，對應的電流是1A，根據(jù)串聯(lián)電壓電壓的規(guī)律，
此時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_額=12V-6V=6V，由串聯(lián)電路電流的規(guī)律，
此時滑動變阻器接入電路的阻值是R_滑′=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{6V}{1A}$=6Ω；
答：（1）滑動變阻器的最大阻值為20Ω，電阻絲允許通過的最大電流為2A；
（2）電源電壓是12V；
（3）P在b端時，小燈泡的電阻為4Ω；
（3）滑動變阻器接入電路的阻值是6Ω．

點評 本題應用歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律解決實際問題，解題的關鍵是從圖乙中獲取有效的信息．