Question

【題目】小林在做測量小燈泡功率的實驗時，連接了如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，小燈泡額定電壓為2.5V．閉合開關后，將滑動變阻器滑片P從最右端開始向左滑動到某一位置的過程中，電流表示數與電壓表示數的閉合曲線如圖乙所示．求：
①小燈泡正常發光時的電阻；
②當電壓表示數為1V時，小燈泡在1min中內消耗的電能；
③燈泡正常發光時，滑動變阻器連入電路的阻值是其最大阻值的五分之一．求電源電壓．

Answer 1

【答案】解：①燈泡正常發光時的電壓UL=2.5V，由圖象可知通過燈泡的電流IL=0.25A，
由I= 可得，正常發光時的電阻：
RL= =10Ω；
②當電壓表示數為1V時，由圖乙可知通過的電流IL′=0.2A，
小燈泡在1min中內消耗的電能：
W=UL′IL′t=1V×0.2A×60s=12J；
③當滑動變阻器的滑片位于P最右端時，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
由圖乙可知，電路中的最小電流I小=0.15A，電壓表的示數UL″=0.5V，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=I小R+UL″=0.15A×R+0.5V，
燈泡正常發光時，電源的電壓：
U=IL× R+UL=0.25A× R+2.5V，
因電源的電壓不變，
所以，0.15A×R+0.5V=0.25A× R+2.5V，
解得：R=20Ω，
電源的電壓U=I小R+UL″=0.15A×20Ω+0.5V=3.5V．
答：①小燈泡正常發光時的電阻為10Ω；②當電壓表示數為1V時，小燈泡在1min中內消耗的電能為12J；③電源電壓為3.5V．
【解析】①燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據圖象讀出通過燈泡的電流，根據歐姆定律求出此時的電阻；
②根據圖乙讀出電壓表的示數為1V時通過的電流，根據W=UIt求出小燈泡在1min中內消耗的電能；
③當滑動變阻器的滑片位于P最右端時，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，根據圖乙讀出電路中的最小電流和電壓表的示數，根據串聯電路的電壓特點和歐姆定律表示出電源的電壓；燈泡正常發光時，根據串聯電路的電壓特點和歐姆定律表示出電源的電壓，根據電源的電壓不變得出等式即可求出電源的電壓．本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功公式的應用，從圖象中讀出電流和電壓的對應值是關鍵．
【考點精析】掌握歐姆定律及其應用和電功的計算是解答本題的根本，需要知道歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．