Question

小明在綜合實踐活動中設計了如圖所示調光燈電路圖，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6V．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關系圖象如右圖所示．（電阻絲AB的阻值不隨溫度變化）求：
（1）小燈泡的額定功率；
（2）電阻絲AB的阻值；
（3）當燈泡消耗的功率為2.25W，此時AB連入的阻值為多少．

Answer 1

【答案】分析：（1）從圖象上找到燈泡的額定電壓對應的電流，根據公式P=UI求出燈泡的額定功率．
（2）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．
（3）由圖象可知，當小燈泡兩端的電壓為3V時，燈泡消耗的電功率為2.25W，并讀出此時電路中的電流；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的電阻值．
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6V，對應的電流為1A；
所以小燈泡的額定功率：P_L=U_LI_L=6V×1A=6W；
（2）當滑片P在A端時，由圖得小燈泡兩端的電壓為1.5V，電流I_小=0.5A；
由于R與L串聯，則電阻絲兩端電壓：U_絲=6V-1.5V=4.5V
由歐姆定律得電阻絲AB的電阻：R===9Ω；
（3）由圖知，當燈L消耗的P=2.25W時，小燈泡兩端的電壓U_L=3V，I_L=0.75A，
滑動變阻器接入電路的電阻R_滑===4Ω．
答：（1）小燈泡的額定功率為6W；
（2）電阻絲AB的阻值為9Ω；
（3）當燈泡消耗的功率為2.25W，此時AB連入的阻值為4Ω．
點評：本題考查電功率、電阻、電流、電壓等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是根據圖象和電路圖分析數據得出燈泡消耗的功率為2.25W時的電壓和電流．