Question

2．如图甲所示，电源电压为12V不变．小灯泡L标有“6V”字样，小灯泡的I-U关系如图乙所示，R为规格“50?  1A”的滑动变阻器．

（1）闭合开关S，调节变阻器的滑片P，使小灯泡L正常发光．此时，小灯泡L的电阻是12?，在1min内电路消耗的电能是360J．
（2）若继续调节变阻器的滑片P，使滑动变阻器消耗的电功率是小灯泡L消耗的电功率的3倍，则滑动变阻器消耗的电功率是4.05W．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图象读出通过灯泡的电流，根据欧姆定律求出小灯泡L的电阻，根据W=UIt求出在1min内电路消耗的电能；
（2）根据串联电路的电流特点和P=UI求出滑动变阻器消耗的电功率是小灯泡L消耗的电功率的3倍时它们两端的电压关系，然后求出灯泡和滑动变阻器两端的电压，根据图象读出通过灯泡的电流即为电路中的电流，利用P=UI求出滑动变阻器消耗的电功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电压U_L=6V，
由图象可知，通过灯泡的电流I_L=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，小灯泡L的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，在1min内电路消耗的电能：
W=UIt=UI_Lt=12V×0.5A×60s=360J；
（2）因滑动变阻器消耗的电功率是小灯泡L消耗的电功率的3倍，
所以，由P=UI可得：
$\frac{{U}_{R}}{{U}_{L}′}$=$\frac{\frac{{P}_{R}}{I′}}{\frac{{P}_{L}′}{I′}}$=$\frac{{P}_{R}}{{P}_{L}′}$=$\frac{3}{1}$，即U_R=3U_L′
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，U=U_R+U_L′=3U_L′+U_L′=4U_L′=12V，
则U_L′=3V，U_R=3U_L′=3×3V=9V，
由图象可知，U_L′=3V时电路中的电流I′=0.45A，
滑动变阻器消耗的电功率：
P_R=U_RI′=9V×0.45A=4.05W．
故答案为：（1）12；360；（2）4.05．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，根据图象读出电压和电流的对应值是关键．