Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓可調，小燈泡的額定電壓是6V，電源電壓調至12V，滑動變阻器標有“20Ω 2A”。閉合S1和S2，調節(jié)滑片P進行測量，并畫出如圖乙所示的U﹣I圖象。當電壓表示數(shù)為6V時，斷開S2，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變?yōu)?/span>8V．求：

（1）小燈泡的額定功率是多大？

（2）R0的阻值是多大？

（3）采用圖甲中的電路，通過改變電源電壓、開關的狀態(tài)，并結合移動滑片P，總能讓小燈泡正常發(fā)光。求電源電壓的變化范圍。

Answer 1

【答案】（1）3.6W；（2）15Ω；（3）6V﹣27V。

【解析】

（1）閉合S1和S2，燈與變阻器串聯(lián)，電壓表測燈的電壓，電壓表示數(shù)為6V時，燈正常發(fā)光，由圖乙知電流為0.6A，則燈的額定電功率為：

P＝ULIL＝6V×0.6A＝3.6W

（2）由串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律可得，變阻器連入電路的電阻：

當斷開S2時，燈、定值電阻、變阻器串聯(lián)，電壓表測燈與定值電阻的電壓，電壓表示數(shù)變?yōu)?/span>8V，由串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，電路的電流為：

由圖知，此時燈的電壓為2V，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律得，定值電阻：

（3）燈正常發(fā)光時的電流為0.6A，根據(jù)U＝IR可知，當燈與定值電阻串聯(lián)后再與變阻器最大電阻串聯(lián)時，電源電壓最大，這時燈的電壓為6V，由歐姆定律，定值電阻與變阻器的電壓為：

U″＝IL（R0+R滑大）＝0.6A×（15Ω+20Ω）＝21V

由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得，讓小燈泡正常發(fā)光的最大電源電壓：

U大＝UL+U″＝6V+21V＝27V

這時電壓表示數(shù)為：

UV＝UL+ILR0＝6V+0.6A×15Ω＝15V

沒有超過電壓表最大量程；當變阻器與燈串聯(lián)時，若變阻器連入電路的電阻為0時，電源電壓最小6V，故總能讓小燈泡正常發(fā)光電源電壓的變化范圍為6V﹣27V。