Question

如圖1是小明設(shè)計(jì)的調(diào)光電路圖，他將粗細(xì)均勻的電阻絲AB通過(guò)滑片P連入電路，小燈泡的額定電壓為10V．閉合開(kāi)關(guān)S后，滑片P從最左端A滑到最右端B的過(guò)程中，小燈泡的I-U關(guān)系圖象（實(shí)線(xiàn)部分）如圖2所示．（電阻絲AB的阻值不隨溫度變化）．求：

（1）小燈泡的額定功率；
（2）電源電壓；
（3）電阻絲AB的阻值；
（4）當(dāng)燈泡實(shí)際消耗的電功率為1.2W 時(shí)，AB連入電路的阻值．

Answer 1

分析：（1）額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，由圖2讀出燈泡兩端的電壓為10V時(shí)通過(guò)的電流，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；
（2）電阻絲接入電路中的電阻為0時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等可知電源的電壓；
（3）從圖象上找到當(dāng)AB完全接入電路時(shí)，燈泡對(duì)應(yīng)的電壓和電流，因?yàn)殡娮鐰B與燈泡串聯(lián)，從而得出通過(guò)電阻AB的電流，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)求出AB兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電阻絲AB的阻值；
（4）由圖象可知，當(dāng)燈泡實(shí)際消耗的電功率為1.2W時(shí)燈泡兩端的電壓和通過(guò)的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻．

解答：解：（1）當(dāng)滑片P在B端時(shí)，由圖得知電源電壓與小燈泡額定電壓相等為10V，對(duì)應(yīng)的電流為0.4A，
小燈泡的額定功率：P_L=U_LI_L=10V×0.4A=4W；
（2）滑片P位于最右端B時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)但電路，此時(shí)燈泡正常發(fā)光，
∴電源的電壓U=U_L=10V；
（3）當(dāng)滑片P在A端時(shí)，由圖得小燈泡兩端的電壓U_L′=2V，電流I=1.2A，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴U_AB=U-U_L′=10V-2V=8V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴R_AB=

UAB

I

=

8V

1.2A

=40Ω；
（4）由圖象可知，當(dāng)U_L′=4V，I_L=0.3A時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的電功率為1.2W，
此時(shí)AB兩端的電壓：
U_AB′=U-U_L′=10V-4V=6V，
AB連入電路的阻值：
R_AB′=

U′AB

IL

=

6V

0.3A

=20Ω．
答：（1）小燈泡的額定功率為4W；
（2）電源電壓為10V；
（3）電阻絲AB的阻值為40Ω；
（4）當(dāng)燈泡實(shí)際消耗的電功率為1.2W時(shí)，AB連入電路的阻值20Ω．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了滑動(dòng)變阻器的使用以及歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出A點(diǎn)和B點(diǎn)對(duì)應(yīng)電表的示數(shù)以及讀出燈泡實(shí)際消耗的電功率為1.2W時(shí)燈泡兩端的電壓及通過(guò)的電流．