Question

13．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6V．闭合开关S后，当滑片P从R的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图乙所示．求：
（1）电源电压是多少？
（2）滑动变阻器的最大阻值是多少？
（3）小灯泡正常发光时，通电30秒消耗电能是多少？

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，当滑片位于左端时，电路为L的简单电路，电路中的电流最大，电压表测电源的电压，由图乙读出电源的大小；
（2）当滑片位于右端时，灯泡L与滑动变阻器的最大阻值R串联，电路中的电流最小，根据图象读出两电表的示数，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，由图象读出通过灯泡的电流，利用W=UIt求出通电30秒消耗电能．

解答 解：（1）由电路图可知，当滑片位于左端时，电路为L的简单电路，电路中的电流最大，电压表测电源的电压，
由图乙可知，电源的电压U=U_L=6V；
（2）当滑片位于右端时，灯泡L与滑动变阻器的最大阻值R串联，电路中的电流最小，
由图乙可知，U_L′=1.5V，电路中的电流I=0.1A，
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_滑=U-U_L=6V-1.5V=4.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω；
（3）灯泡正常发光时两端的电压U_L=6V，通过灯泡的电流I_L=0.2A，
则通电30秒消耗的电能：
W=U_LI_Lt=6V×0.2A×30s=36J．
答：（1）电源电压是6V；
（2）滑动变阻器的最大阻值是45Ω；
（3）小灯泡正常发光时，通电30秒消耗电能是36J．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功的应用，侧重考查了学生分析图象的能力和结合电路图的变化得出两电表对应的示数．