题目内容

16．如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，定值电阻R0的阻值为5Ω，灯泡L标有“6V”字样，其电流随电压变化图象如图乙所示．当S、S1闭合，S2断开，滑片P从b端滑到c处时，灯泡恰好正常发光，Rac：Rab=2：5，滑片P在b端和在c处电压表示数之比为2：1．求：

（1）灯泡正常发光时的电阻．
（2）电源电压及Rab的阻值．
（3）当S、S2闭合，S1断开时，滑动变阻器消耗的最大功率．

分析 （1）由图象读出灯泡正常发光时的电流，根据I=$\frac{U}{R}$计算此时灯泡电阻；
（2）S、S1闭合，S2断开，L与R串联，滑片P从b端滑到c处时，灯泡恰好正常发光，根据串联电路特点和欧姆定律，由电压表示数比列式可计算出电源电压和Rab的阻值；
（3）S、S2闭合，S1断开时，R0与R串联，根据P=I2R=（$\frac{U}{{R}_{0}+R}$）2R计算滑动变阻器最大功率．

解答 解：
（1）灯泡的额定电压为6V，由乙图象可知此时通过灯泡的电流为0.5A，
根据I=$\frac{U}{R}$，灯泡正常发光时的电阻：
RL=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（2）当S、S1闭合，S2断开，L与R串联，电压表测R两端电压，
设P在b端时电路中电流为I′，电压表示数为UV′，
根据I=$\frac{U}{R}$可得：UV′=I′Rab，
P在c处时灯泡恰好正常发光，此时电路中电流I=Iac=I额=0.5A，电压表示数为U，
UV=IRac=0.5A×Rac，
电源电压：U=U额+UV，即：U=6V+0.5A×Rac…①
滑片P在b端和在c处电压表示数之比为2：1，且Rac：Rab=2：5，
即：$\frac{{U}_{V}′}{{U}_{V}}$=$\frac{I′{R}_{ab}}{0.5A×{R}_{ac}}$=$\frac{5I′}{1A}$=$\frac{2}{1}$，
解得：I′=0.4A，
由图象P在b端时，灯泡两端电压UL′=3V，
电源电压：U=UL′+UV′=3V+0.4A×Rab…②
由①②可得：6V+0.5A×Rac=3V+0.4A×Rab，
解得：Rab=15Ω，U=9V；
（3）S、S2闭合，S1断开时，R0与R串联，
滑动变阻器消耗的功率：
P=I2R=（$\frac{U}{{R}_{0}+R}$）2R=$\frac{{U}^{2}R}{（{R}_{0}-R）^{2}+4{R}_{0}R}$
所以当R0=R=5Ω时滑动变阻器消耗的功率有最大值，
P最大=$\frac{（9V）^{2}×5Ω}{4×5Ω×5Ω}$=4.05W．
答：（1）灯泡正常发光时的电阻为12Ω；
（2）电源电压为9V及Rab的阻值15Ω；
（3）当S、S2闭合，S1断开时，滑动变阻器消耗的最大功率为4.05W．

点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律和电功率公式的应用，正确分析开关在不同状态下电路的连接方式，结合已知条件灵活运用公式是关键．第三问极值问题还考查运用物理与数学知识的结合，难度比较大．

练习册系列答案
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（2）恢复正常后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向左移动时，V1的示数变大；V2的示数变小．
（3）移动滑动变阻器滑片，依次记录了以下几组数据
次数U1
（V1示数/V）		U2
（V2示数/V）		U3
（V3示数/V）
121012
24812
36612
分析以上实验数据，可以得出的结论是串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和．
（4）完成并记录了第3次实验数据后，小阳想测量一下小灯泡的额定功率，结合题目信息，以下操作可以达到目的是A和C．
A．向左移动滑动变阻器滑片，使V1的示数为10V，同时读出电流表示数
B．向右移动滑动变阻器滑片，使V1的示数为10V，同时读出电流表示数
C．向左移动清动变阻器滑片，使V2的示数为2V，同时读出电流表示数
D．向右移动滑动变阻器滑片．使V2的示数为2V，同时读出电流表示数．
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小明利用上述装置进行探究液体内部压强规律，表格是小明探究过程中记录的实验数据：
序号液体深度/cm橡皮膜方向压强计
左液面/mm右液面/mm液面高度差/mm
1

水		3朝上18621428
23朝下18621428
33朝侧面18621428
46朝侧面17122958
59朝侧面15824284
6盐水9朝侧面15424692
（1）小明根据上述数据记录，进行了数据的分析和论证认为，比较序号为3、4、5的三组数据可得出结论：液体的压强随液体深度的增加而增大；
（2）比较序号1、2、3的三组数据可得出结论：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；
（3）比较序号为5、6的两组数据可得出结论：不同液体的压强还跟液体的密度有关系．
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B．甲图-重力总是竖直向下的，墙体向左倾斜
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B．在完成对接后，“神舟八号”相对于“天宫一号”是静止的
C．“神舟八号”与“天宫一号”在轨道上运行时没有质量
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