Question

1．如图甲，电源电压不变，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，小灯泡的额定电压为6V，图乙是通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图象，当滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数为2V．求：

（1）此时小灯泡的电阻和电源电压．
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值和此情况下一分钟变阻器消耗的电能．

Answer 1

分析 由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电流表测电路电流，电压表测灯泡两端电压；
（1）由图乙找出电压为2V时的电路电流，然后由欧姆定律求出此时灯泡电阻；由图甲所示电路可知，滑片在b端时，滑动变阻器阻值全部接入电路，根据串联电路特点及欧姆定律可以求出电源电压．
（2）在额定电压下，灯泡正常发光，由图乙所示I-U图象，找出灯泡额定电压所对应的电流，由串联电路特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，根据W=UIt解题．

解答 解：（1）由图甲可知，R滑与灯泡串联，当滑动变阻器的滑片P在b端时，其接入电路中的电阻最大为R_滑=20Ω，由图乙所示I-U图象可知，2V电压对应的电流是0.5A，
此时灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω，
电源电压U=U_L+IR_滑=2V+0.5A×20Ω=12V；
（2）由图乙的I-U图象可知，灯泡额定电压6V所对应的电流为I'=1A，
此时滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=12V-6V=6V，
此时滑动变阻器连入电路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I'}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω，
此时滑动变阻器接1分钟内消耗的电能：W=U_滑I't=6V×1A×60s=360J．
答：（1）小灯泡的电阻是4Ω，电源电压是12V．
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值为6Ω，滑动变阻器一分钟变阻器消耗的电能是360J．

点评 本题考查了求灯泡电阻、电源电压、滑动变阻器接入电路的阻值等问题，分析清楚电路结构、由I-U图象找出电压与电流的对应值、熟练应用串联电路特点、欧姆定律即可正确解题．