Question

6．如圖甲所示電路，電源電壓恒定，燈泡標有“8V”的字樣，閉合開關S，滑動變阻器的滑片在A點時，電壓表V₁的示數為12V，圖乙是滑動變阻器的滑片從A點移到最右端的過程中，電壓表V₂的示數與滑動變阻器連入電路阻值之間變化關系的圖象，在這一過程中，下面分析正確的是（　　）

• A． 燈泡的額定功率為8W
• B． 燈泡的電阻為8Ω
• C． 電路消耗的最大功率為12W
• D． 2min電路至少做功1200J

Answer 1

分析 A、分析電路的連接及各表測量的量，由圖乙，根據串聯電路電壓的規律及分壓原理確定滑片在A時燈的電壓（確定燈的發光情況）和和變阻器連入電路中的電阻，根據串聯電路電壓的規律，求變阻器的電壓，由歐姆定律求出電路中的電流即最大電流，根據P=UI求燈的額定功率；
B、根據歐姆定律可求出燈正常發光時（即滑片在A時）的電阻大小，根據影響燈絲電阻的大小分析；
C、根據電路中的最大電流，根據P=UI求電路消耗的最大功率；
D、當滑片移動至最右端時，變阻器連入電路中的電阻最大，由歐姆定律確定電路中的電流最小，由圖乙知電壓表V₂的示數，由串聯電路電壓的規律求出變阻器的電壓，根據歐姆定律求出通過變阻器的電流即最小電流，根據W=UIt求2分鐘電路至少做的功．

解答 解：
A、由電路圖可知，燈泡與變阻器串聯，電壓表V₁測電源電壓，電壓表V₂測燈泡的電壓，電流表測電路中的電流；
滑片在A點時，電壓表V₁的示數為12V，則電源電壓為12V；
滑片在A時，變阻器連入電路中電阻最小，根據分壓原理可知，變阻器的電壓最小，燈的電壓最大，則燈的電壓最大為U_L1=8V，此時燈泡正常發光，
根據串聯電路電壓的規律，變阻器的電壓：U_滑1=U-U_L1=12V-8V=4V，
由圖乙可知，此時變阻器的電阻為R_滑1=4Ω，則通過變阻器的電流：
I_滑=$\frac{{U}_{滑1}}{{R}_{滑1}}$=$\frac{4V}{4Ω}$=1A，
串聯電路電流處處相等，則燈的額定電流I_L=I_滑=1A，
所以，燈的額定功率：P_L=U_L1I_L=8V×1A=8W；故A正確；
B、由I=$\frac{U}{R}$可得，滑片在A點時燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L1}}{{I}_{L}}=\frac{8V}{1A}$=8Ω，
當滑片從A向右移動的過程中，由圖乙可知，電壓表V₂示數減小，即燈的電壓減小，通過的燈電流減小，燈泡的實際功率變小，燈絲的溫度降低，燈的電阻變小，小于8Ω，B錯誤；
C、滑片在A點時，變阻器連入電路中的電阻最小，電路的總電阻最小，電路中電流最大，由A項解答可知，電路的最大電流為1A，
則電路消耗的最大功率：
P_總大=UI_大=12V×1A=12W，故C正確；
D、當滑片移動至最右端時，變阻器連入電路中的電阻最大，由圖乙可知R_滑大=12Ω，此時電路中的電流最小，由圖乙知此時電壓表V₂的示數即燈的電壓為2V，
由串聯電路電壓的規律可得，變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L′=12V-2V=10V，
根據歐姆定律可得，此時電路中的最小電流即通過變阻器的電流：
I_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{最大}}=\frac{10V}{12Ω}$，
則2min電路至少做功：
W_總小=UI_最小t=12V×$\frac{10V}{12Ω}$×2×60s=1200J．故D正確．
故選ACD．

點評 本題考查串聯電路的規律及歐姆定律和電功率公式的運用，關鍵是正確識別電路的連接，找出移動滑片時所對應的圖象狀態．難度較大．