Question

【題目】如圖甲，電源電壓不變，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣，小燈泡的額定電壓為6V，圖乙是通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的圖象，當滑動變阻器的滑片P在b端時，電壓表的示數為2V．求：
（1）此時小燈泡的電阻和電源電壓．
（2）小燈泡正常發光時，滑動變阻器連入電路的阻值和此情況下一分鐘變阻器消耗的電能．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲可知，R滑與燈泡串聯，當滑動變阻器的滑片P在b端時，其接入電路中的電阻最大為R滑=20Ω，由圖乙所示I﹣U圖象可知，2V電壓對應的電流是0.5A，

此時燈泡電阻R= = =4Ω，

電源電壓U=UL+IR滑=2V+0.5A×20Ω=12V

（2）解：由圖乙的I﹣U圖象可知，燈泡額定電壓6V所對應的電流為I'=1A，

此時滑動變阻器兩端的電壓：U滑=U﹣UL=12V﹣6V=6V，

此時滑動變阻器連入電路的阻值：R滑= = =6Ω，

此時滑動變阻器接1分鐘內消耗的電能：W=U滑I't=6V×1A×60s=360J

【解析】由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡串聯，電流表測電路電流，電壓表測燈泡兩端電壓；（1）由圖乙找出電壓為2V時的電路電流，然后由歐姆定律求出此時燈泡電阻；由圖甲所示電路可知，滑片在b端時，滑動變阻器阻值全部接入電路，根據串聯電路特點及歐姆定律可以求出電源電壓．（2）在額定電壓下，燈泡正常發光，由圖乙所示I﹣U圖象，找出燈泡額定電壓所對應的電流，由串聯電路特點求出燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，根據W=UIt解題．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功的計算的相關知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）才能正確解答此題．