题目内容

20．如图所示，闭合开关，当滑动变阻器的滑片位于最右端时开始记录第一组数据，然后调节滑片测得多组数据，描绘出的U-I图象如图乙所示．已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V．求：
（1）小灯泡正常发光时电压表的示数是2V，由图乙可知，小灯泡的额定电流是0.2A；
（2）实验过程中小灯泡最小功率；
（3）为使实验中小灯泡两端电压不超过3V，滑动变阻器接入电路的最小阻值应为多大？（保留一位小数）

分析 （1）由电路图可知小灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，根据分压原理，求出灯泡正常发光时滑动变阻器的电压；
（2）由图象读出滑动变阻器的最大电压和电路中电流，根据电路特点和P=UI计算灯泡最小功率；
（3）当小灯泡两端电压为3V时，根据分压原理，求出此时滑动变阻器两端电压，结合图象可知此时电流，再利用欧姆定律公式变形可求得滑动变阻器接入电路的最小阻值．

解答 解：
（1）由图知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中电流．
当小灯泡正常发光时，UL=2.5V，
U变=U-UL=4.5V-2.5V=2V，即电压表的示数为2V；
由图乙知，此时电流表示数为0.2A，即小灯泡的额定电流是0.2A；
（2）由图乙知，电压表示数最大4V，此时灯泡两端电压最小：
UL最小=U-U变最大=4.5V-4V=0.5V，
此时电路中电流I=0.1A，
所以小灯泡最小功率：PL最小=UL最小I=0.5V×0.1A=0.05W；
（3）当小灯泡两端电压为3V时，
电压表示数即：U变?=U-U?L=4.5V-3V=1.5V，
由图乙可知，当滑动变阻器两端电压为1.5V时，I变=0.22A，
R变=$\frac{{U}_{变}′}{{I}_{变}}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω，
即滑动变阻器接入的最小阻值为6.8Ω．
答：（1）2；0.2；
（2）实验过程中小灯泡最小功率为0.05W；
（3）为使实验中小灯泡两端电压不超过3V，滑动变阻器接入电路的最小阻值是6.8Ω．

点评 本题考查欧姆定律和串联特点的应用，掌握好串联电路的分压原理，从图象中获取有用的数据是解题的关键．

练习册系列答案
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加热时间/min0123456
A的温度/℃90929496989898
B的温度/℃90939699102102102
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