题目内容

【题目】图1是小明设计的调光电路图,他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路,小灯泡的额定电压为6V.闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I﹣U关系图象如图2所示.(电阻丝AB的阻值不随温度变化)求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电阻丝AB的阻值;
(3)当AB连入电路的阻值R1=2.5Ω时,灯泡消耗的功率为3.2W,此时灯丝的阻值为多少.

【答案】
(1)当滑片P在B端时,由图得知电源电压与小灯泡额定电压相等为6V,对应的电流为1A小灯泡的额定功率:PL=ULIL=6V×1A=6W.答:小灯泡的额定功率为6W.
(2)当滑片P在A端时,由图得小灯泡两端的电压为U=1.5V,电流I=0.5A由于R与L串联,则电阻丝两端电压:U=U﹣U=6V﹣1.5V=4.5V,由欧姆定律得电阻丝AB的电阻:R= = =9Ω.答:电阻丝AB的阻值为9Ω.
(3)灯泡消耗的功率为:P=I2RL= 将U=6V、R1=2.5Ω、P=3.2W代入上式中,解得:RL=1.25Ω或5Ω由图可知,灯泡连入电路中的最小阻值为RL最小= = =3Ω,所以RL=5Ω.答:此时灯丝的阻值为5Ω.
【解析】(1)从图象上找到灯泡的额定电压对应的电流,根据公式P=UI求出灯泡的额定功率.(2)从图象上找到当AB完全接入电路时,灯泡对应的电压和电流,因为电阻AB与灯泡串联,从而得出通过电阻AB的电流,根据串联分压的特点求出AB两端的电压,根据欧姆定律求出电阻丝AB的阻值.(3)已知灯泡消耗的功率、电源电压以及AB连入电路的阻值R1的大小,根据公式P=I2R可求灯泡的电阻,从图象上可以看出灯泡的最小电阻,从而判断出灯泡此时的电阻.

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