Question

某同学在家庭实验室进行“改造小台灯”的实践活动，请你也加入到他的实践活动中。（电源电压恒定，设灯丝电阻不变）
（1）当滑片P从a端滑到b端时，电流表示数在0.5A~1A间变化，电压表示数在0V~4.5V间变化，根据实验数据求出电源电压和小灯泡的电阻。
（2）请你计算出滑片P在a端、中点和b端时小灯泡的实际功率，并在坐标系中绘制出小灯泡实际功率随滑动变阻器连入电路中阻值变化的图像。（坐标系中已有曲线是该同学绘制的电路总功率随滑动变阻器连入电路中阻值变化的图像）
（3）请你根据坐标系中两条曲线给出的信息，分析该电路能量转化效率。（写出分析过程和结论。小灯泡消耗的电能为有效能量）

Answer 1

解：
（1）由题意得：
得：
（2）P在a端时
P在中点时
P在b端时，

（3）（写出下列答案之一即可）
①从图中曲线可看出随R的阻值增大，两条曲线之间距离（或两条曲线所夹面积）越来越大，说明：小灯泡消耗的有效功率减少，电路中的无效功率增大，所以随着R的阻值增大，电路能量转化效率在降低。 ②从图中曲线可看出电路总功率和小灯泡实际功率的起始值相同，且都随R的阻值增大而减小，由于小灯泡实际功率减小得快，所以小灯泡实际功率和电路总功率比值变小，说明：随着R的阻值增大，电路能量转化效率在降低。
③可取图象中R阻值为某两个值时（如：时），求出对应两个位置的电路能量转化效率，通过比较即可得出结论：随着R的阻值增大，电路能量转化效率在降低
④利用公式对图中曲线进行分析可知：（或，其中d为两条曲线间竖直距离，h为电路总功率变化曲线的纵坐标）由于P_额外变大，P_总变小，所以η值变小
说明：随着R的阻值增大，电路能量转化效率在降低。