Question

如圖1是小明設計的調光電路圖，他將粗細均勻的電阻絲AB通過滑片P連入電路，小燈泡的額定電壓為10V．閉合開關S后，滑片P從最左端A滑到最右端B的過程中，小燈泡的I-U關系圖象（實線部分）如圖2所示．（電阻絲AB的阻值不隨溫度變化）．求：

（1）小燈泡的額定功率；
（2）電源電壓；
（3）電阻絲AB的阻值；
（4）當燈泡實際消耗的電功率為1.2W 時，AB連入電路的阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，由圖2讀出燈泡兩端的電壓為10V時通過的電流，根據P=UI求出小燈泡的額定功率；
（2）電阻絲接入電路中的電阻為0時，電路為燈泡的簡單電路，根據燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等可知電源的電壓；
（3）從圖象上找到當AB完全接入電路時，燈泡對應的電壓和電流，因為電阻AB與燈泡串聯，從而得出通過電阻AB的電流，根據串聯分壓的特點求出AB兩端的電壓，根據歐姆定律求出電阻絲AB的阻值；
（4）由圖象可知，當燈泡實際消耗的電功率為1.2W時燈泡兩端的電壓和通過的電流，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻．
解答：解：（1）當滑片P在B端時，由圖得知電源電壓與小燈泡額定電壓相等為10V，對應的電流為0.4A，
小燈泡的額定功率：P_L=U_LI_L=10V×0.4A=4W；
（2）滑片P位于最右端B時，電路為燈泡的簡但電路，此時燈泡正常發光，
∴電源的電壓U=U_L=10V；
（3）當滑片P在A端時，由圖得小燈泡兩端的電壓U_L′=2V，電流I=0.2A，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴U_AB=U-U_L′=10V-2V=8V，
∵串聯電路中各處的電流相等，
∴R_AB===40Ω；
（4）由圖象可知，當U_L′=4V，I_L=0.3A時，燈泡實際消耗的電功率為1.2W，
此時AB兩端的電壓：
U_AB′=U-U_L′=10V-4V=6V，
AB連入電路的阻值：
R_AB′===20Ω．
答：（1）小燈泡的額定功率為4W；
（2）電源電壓為10V；
（3）電阻絲AB的阻值為40Ω；
（4）當燈泡實際消耗的電功率為1.2W時，AB連入電路的阻值20Ω．
點評：本題考查了滑動變阻器的使用以及歐姆定律和電功率公式的應用，關鍵是根據圖象得出A點和B點對應電表的示數以及讀出燈泡實際消耗的電功率為1.2W時燈泡兩端的電壓及通過的電流．