Question

某同學(xué)利用圖a所示的電路研究“外電路電阻變化與外電路消耗功率的關(guān)系”。電壓表與電流表可視為理想電表。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值改變時(shí)，電壓表與電流表示數(shù)也會(huì)隨之改變。

（1）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)出了6組數(shù)據(jù)，如下表所示，請(qǐng)?jiān)趫Db中的坐標(biāo)紙上畫(huà)出電壓隨電流變化的U－I圖線。

I（A）	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
U（V）	2.60	2.40	2.20	2.00	1.80	1.60

 

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的U－I圖像，可知滑動(dòng)變阻器在電路中消耗的最大功率是________W。此時(shí)變阻器的電阻為_(kāi)_______Ω。
（3）現(xiàn)有兩個(gè)小燈泡L₁、L₂，它們分別標(biāo)有“4V、3W”、“3V、3W”的字樣，兩個(gè)電阻箱，一個(gè)電鍵，與圖a中相同的電源多個(gè)（只能串聯(lián)使用，已知：串聯(lián)電源的電動(dòng)勢(shì)是每個(gè)電源電動(dòng)勢(shì)之和，串聯(lián)電源的內(nèi)電阻是每個(gè)電源內(nèi)電阻之和）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)電路，使兩燈泡同時(shí)正常工作，且電路總功率最小，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出電路圖，并在圖中標(biāo)出兩電阻箱應(yīng)取的阻值。

Answer 1

（1）如圖b

（2）4.5 W；0.5 Ω。
（3）

解：（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)畫(huà)出外電路電阻的伏安特性曲線圖如下所示。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的U－I圖像，當(dāng)外電阻流過(guò)的電流為時(shí)，其兩端電壓為,可知滑動(dòng)變阻器在電路中消耗的最大功率是
，
此時(shí)電阻為；
（3）根據(jù)題意，兩燈泡同時(shí)正常工作，且電路總功率最小的電路圖如下所示，

兩個(gè)小燈泡L₁、L₂，它們分別標(biāo)有“4V、3W”、“3V、3W”的字樣。若要使兩燈泡同時(shí)正常工作，此時(shí)燈L₁流過(guò)的電流，燈L₂流過(guò)的電流，根據(jù)串并聯(lián)電路電壓知識(shí)可知燈泡L₁、L₂ 應(yīng)選擇串聯(lián)，電路電流，但是又要保證電路總功率最小，則燈應(yīng)和一個(gè)電阻箱并聯(lián)，讓電阻箱分擔(dān)燈的多余電流，而此時(shí)電路路端電壓為7.0V，根據(jù)上面分析一個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)為3.0V，因此應(yīng)串聯(lián)3個(gè)這樣的電源，所以本題電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，電源內(nèi)阻r兩端的電壓為，
所以還需要串聯(lián)一個(gè)電阻箱分擔(dān)剩下的電壓,綜上分析可得：
電阻箱的電阻為,
電阻箱的電阻，