Question

11．在圖甲的電路中，電源電壓為9V且保持不變，電流表的規格為“0-0.6A”，電壓表的規格為“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阻．
（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 由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡正常發光時的電阻；
（2）當電流表示數為0.4A時，根據圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出電壓表的示數；
（3）由圖象可知燈泡正常發光時的電流，然后與電流表的量程相比較確定電路中的最大電流，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值，根據P=UI求出電路消耗的總功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡正常發光時的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）當電流表示數為0.4A時，由圖象可知燈泡兩端的電壓U_L′=1V，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表的示數：
U_R=U-U_L′=9V-1V=8V；
（3）由圖象可知，燈泡正常發光時的電流為1A，
因串聯電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.6A，
由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L″=2V，
此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_L″=9V-2V=7V，
滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{大}}$=$\frac{7V}{0.6A}$≈11.7Ω，
此時電路消耗的總功率：
P=UI_大=9V×0.6A=5.4W．
答：（1）燈泡正常發光時的電阻為6Ω；
（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11.7Ω，此時電路消耗的總功率為5.4W．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，從圖象中讀出電流和電壓對應的值是關鍵．