Question

5．如图甲所示的电路图，电源电压为9V且保持不变，小灯泡L标有“6V 6W”的字样，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P从某点A移到另一点B的过程中，电流表与电压表表示数的变化曲线如图乙所示．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻．
（2）小灯泡正常发光2min消耗的电能．
（3）小灯泡两端电压为4V时，灯泡的实际功率及滑动变阻器消耗的电功率．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出小灯泡正常发光时的电阻；
（2）根据W=Pt求出小灯泡正常发光2min消耗的电能；
（3）小灯泡两端电压为4V时，由图象读出通过灯泡的电流即为电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据P=UI求出灯泡的实际功率及滑动变阻器消耗的电功率．

解答 解：（1）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，小灯泡正常发光时的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，小灯泡正常发光2min消耗的电能：
W=P_Lt=6W×2×60s=720J；
（3）由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，串联电路中各处的电流相等，
当小灯泡两端电压为4V时，由图象可知，通过灯泡的电流为0.9A，即电路中电流I=0.9A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U_R=U-U_L′=9V-4V=5V，
则灯泡的实际功率及滑动变阻器消耗的电功率分别为：
P_L′=U_L′I=4V×0.9A=3.6W，P_R=U_RI=5V×0.9A=4.5W．
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为6Ω；
（2）小灯泡正常发光2min消耗的电能为720J；
（3）小灯泡两端电压为4V时，灯泡的实际功率为3.6W，滑动变阻器消耗的电功率为4.5W．

点评 本题考查了串联电路的特点和电功率公式、电功公式的应用，从图象中获取有用的信息是关键．