Question

12．在圖甲的電路中，電源電壓為9V且保持不變，電流表的量程為0～3A，電壓表的理量程為0～15V，燈泡上標有“6V 6W”字樣，燈泡電流隨電壓變化關系如圖乙所示．求：
（1）燈泡正常發光時的電流？
（2）當電流表示數為0.4A時，電壓表的示數？
（3）為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路中的最小阻值及此時電路消耗的總功率？

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，由燈泡電流隨電壓變化關系讀出正常發光時的電流．
（2）根據乙圖可查出燈泡電流為0.4A時的電壓，然后根據串聯電路電壓特點求得電壓表示數；
（3）根據電流表量程可知電路最大電流為1A，根據歐姆定律可求出電路總電阻，然后減去燈泡在1A時的電阻，就是滑動變阻器的最小電阻，根據P=UI求出電路安全工作時電路消耗的最大總功率．

解答 解：（1）燈泡正常發光時的電壓為6V，由乙圖可知正常發光時的電流為1A．
（2）由圖象可知，當電流表示數為0.4A時，小燈泡兩端的電壓為1V，則電壓表讀數：U_R=U-U_L=9V-1V=8V；
（3）由題意可知，電路的最大電流I_最大=1A，
電路中的最大總電阻：R_總=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{9V}{1A}$=9Ω，
由圖可知當燈泡電流1A時，燈泡電壓為6V，
則燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω，
所以滑阻最小阻值為：R=R_總-R_L=9Ω-6Ω=3Ω．
此時電路消耗的總功率：P=UI=9V×1A=9W．
答：（1）燈泡正常發光時的電流為1A；
（2）當電流表示數為0.4A時，電壓表的示數為8V；
（3）為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路中的最小阻值為3Ω，此時電路消耗的總功率為9W．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是根據燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，這也是學生比較容易出錯的地方．