Question

15．如图甲所示，某同学在“测量”小灯泡电功率的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器两端，他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑测得多组数据，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，可求得小灯泡正常发光的阻值为12.5Ω，额定功率为0.5W，变阻器最大阻值为40Ω，为使实验中小灯泡两端电压不超过3V，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为6.8Ω（保留一位小数）

Answer 1

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，然后由图读出电路中的电流即可根据欧姆定律求灯泡的阻值；根据P=UI求出额定功率；
（2）由图2得出滑动变阻器连入电路阻值最大时的电压和电流值，根据欧姆定律求出其阻值；
（3）为使实验中小灯泡两端电压不超过3V，根据分压原理，滑动变阻器分得最小电压不可小于1.5V，故由图2读出此时的电流，即可根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小阻值．

解答 解：（1）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，
灯泡正常发光时小灯泡电压2.5V，
根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得：滑动变阻器电压为：
U_滑=U-U_L额=4.5V-2.5V=2V，
由图2可知：U_滑=2V时，I=0.2A，
则根据欧姆定律得：灯泡的阻值：
R_L=$\frac{{U}_{L额}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
额定功率P_L额=U_L额I=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）滑动变阻器连入电路阻值最大时两端的电压最大，电路中的电流值最小，由图2可知：U_滑最大=4V时，I_最小=0.1A，
根据欧姆定律得：
其阻值为：
R_滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω；
（3）为使实验中小灯泡两端电压不超过3V，根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得：滑动变阻器分得最小电压：
U_滑最小=U-U_L最大=4.5V-3V=1.5V，
由图2可知：U_滑=1.5V时，I_最大=0.22A，
根据欧姆定律得：其阻值为：
R_滑最小=$\frac{{U}_{滑最小}}{{I}_{最大}}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω；
故答案为：12.5；0.5；40；6.8．

点评 本题考查欧姆定律、串联电路的规律及电功率公式的运用，关键是从图中获取有效的信息．