Question

【題目】小林在做測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接了如圖甲所示電路，電源電壓保持不變，小燈泡額定電壓為2.5V．閉合開關(guān)后，將滑動(dòng)變阻器滑片P從最右端開始向左滑動(dòng)到某一位置的過程中，電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)的閉合曲線如圖乙所示．求：
①小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
②當(dāng)電壓表示數(shù)為1V時(shí)，小燈泡在1min中內(nèi)消耗的電能；
③燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值是其最大阻值的五分之一．求電源電壓．

Answer 1

【答案】解：①燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓UL=2.5V，由圖象可知通過燈泡的電流IL=0.25A，
由I= 可得，正常發(fā)光時(shí)的電阻：
RL= =10Ω；
②當(dāng)電壓表示數(shù)為1V時(shí)，由圖乙可知通過的電流IL′=0.2A，
小燈泡在1min中內(nèi)消耗的電能：
W=UL′IL′t=1V×0.2A×60s=12J；
③當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于P最右端時(shí)，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
由圖乙可知，電路中的最小電流I小=0.15A，電壓表的示數(shù)UL″=0.5V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=I小R+UL″=0.15A×R+0.5V，
燈泡正常發(fā)光時(shí)，電源的電壓：
U=IL× R+UL=0.25A× R+2.5V，
因電源的電壓不變，
所以，0.15A×R+0.5V=0.25A× R+2.5V，
解得：R=20Ω，
電源的電壓U=I小R+UL″=0.15A×20Ω+0.5V=3.5V．
答：①小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為10Ω；②當(dāng)電壓表示數(shù)為1V時(shí)，小燈泡在1min中內(nèi)消耗的電能為12J；③電源電壓為3.5V．
【解析】①燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)的電阻；
②根據(jù)圖乙讀出電壓表的示數(shù)為1V時(shí)通過的電流，根據(jù)W=UIt求出小燈泡在1min中內(nèi)消耗的電能；
③當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于P最右端時(shí)，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，根據(jù)圖乙讀出電路中的最小電流和電壓表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源的電壓；燈泡正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源的電壓，根據(jù)電源的電壓不變得出等式即可求出電源的電壓．本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式的應(yīng)用，從圖象中讀出電流和電壓的對(duì)應(yīng)值是關(guān)鍵．
【考點(diǎn)精析】掌握歐姆定律及其應(yīng)用和電功的計(jì)算是解答本題的根本，需要知道歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．