Question

2．波波同學(xué)按如圖甲電路進(jìn)行測量燈泡燈絲電阻的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出燈泡兩端電壓與電流關(guān)系如圖乙所示．已經(jīng)電源電壓恒定，小燈泡上標(biāo)有“6V 6W”的字樣，滑動變阻器R的最大阻值為30Ω．求：
（1）閉合開關(guān)S，將滑片P移到距最右端$\frac{3}{5}$的位置時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光，電源電壓是多少？
（2）調(diào)節(jié)滑片P的位置，使電壓表的示數(shù)等于3V，則變阻器連入電路的阻值是多少？此時(shí)燈泡的實(shí)際功率是多少？
（3）將滑片P移到最左端時(shí)，電路中消耗的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由乙圖可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，根據(jù)U=IR求出滑動變阻器兩端的電壓，再利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)即可求出電源電壓；
（2）由于電壓表測量燈泡兩端的電壓，則由乙圖得出燈泡兩端的電壓為3V時(shí)通過小燈泡的電流，然后即可根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動變阻器的電阻，再利用P=UI可求得燈泡的實(shí)際功率．
（3）將滑片P移到最左端時(shí)，只有燈泡連入電路，由于電源電壓遠(yuǎn)大于燈泡的額定電壓，則燈泡會燒壞，故功率為零．

解答 解：（1）由P=UI可得，小燈泡正常工作時(shí)通過燈絲的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A；
由于滑片P移到距最右端$\frac{3}{5}$的位置時(shí)，則連入電路的電阻為R_滑=（1-$\frac{3}{5}$）×30Ω=12Ω；
由I=$\frac{U}{R}$得：
U_滑=I_LR_滑=1A×12Ω=12V，
所以電源電壓U=U_L+U_滑=6V+12V=18V；
（2）調(diào)節(jié)滑片P的位置，使電壓表的示數(shù)等于3V，由于電壓表測量燈泡兩端的電壓，則燈泡兩端的電壓為3V，由乙圖可知：此時(shí)電路中的電流為：I=0.7A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_L′=18V-3V=15V，
由I=$\frac{U}{R}$得滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{I}$=$\frac{15V}{0.7A}$≈21.4Ω；
燈泡的實(shí)際功率為P_實(shí)=U_L′I=3V×0.7A=2.1W；
（3）將滑片P移到最左端時(shí)，只有燈泡連入電路，由于電源電壓為18V遠(yuǎn)大于燈泡的額定電壓6V，則燈泡會燒壞，故電路處于開路狀態(tài)，則電路中的功率為零．
答：（1）電源電壓是18V；
（2）變阻器連入電路的阻值是21.4Ω，此時(shí)燈泡的實(shí)際功率是2.1W；
（3）將滑片P移到最左端時(shí)，電路中消耗的功率是零．

點(diǎn)評 由燈泡的I-U圖象找出電壓U對應(yīng)的電流I、熟練應(yīng)用歐姆定律、電功與電功率公式可正確解題．