Question

5．如图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）当滑片P在最左端A时，小灯泡1分钟消耗的电能．

Answer 1

分析 （1）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，由图2读出灯泡两端的电压为6V时通过的电流，根据P=UI求出小灯泡的额定功率；
（2）电阻丝接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，根据灯泡正常发光时的电压和额定电压相等可知电源的电压；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，根据串联电路的电压特点求出AB两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电阻丝AB的阻值；
（3）根据W=UIt求出当滑片P在最左端A时，小灯泡1分钟消耗的电能．

解答 解：（1）由图2可知，灯泡两端的电压为6V时，通过灯泡的电流为1A，
则灯泡的额定功率：
P_L=U_LI_L=6V×1A=6W；
（2）电阻丝接入电路中的电阻为0时，电路为灯泡的简单电路，
因灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，
所以，电源的电压U=U_L=6V，
当滑片滑到A端时通过小灯泡的电流为I=0.5A，灯泡两端电压U_L′=1.5V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电阻丝AB两端电压：
U_AB=U-U_L′=6V-1.5V=4.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，电阻丝AB的阻值：
R_AB=$\frac{{U}_{AB}}{I}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω；
（3）当滑片P在最左端A时，小灯泡1分钟消耗的电能：
W_L=U_L′It=1.5V×0.5A×60s=45J．
答：（1）小灯泡的额定功率为6W；
（2）电阻丝AB的阻值9Ω；
（3）当滑片P在最左端A时，小灯泡1分钟消耗的电能为45J．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用，关键是从图象中获取有用的信息，要注意灯泡的电阻是变化的．