Question

【題目】小華同學在家庭實驗室進行“改造小臺燈”的實踐活動，請你也加入到他的實踐活動中．（電源電壓恒定，設燈絲電阻不變）

（1）當滑片P從a端滑到b端時，電流表示數在0.5A～1A間變化，電壓表示數在0V～4﹣5V間變化，根據實驗數據求出電源電壓和小燈泡的電阻．

（2）請你計算出滑片P在a端、中點和b端時小燈泡的實際功率，并在坐標系中繪制出小燈泡實際功率隨滑動變阻器連入電路中阻值變化的圖象．（坐標系中已有曲線是該同學繪制的電路總功率隨滑動變阻器連入電路中阻值變化的圖象）

（3）請你根據坐標系中兩條曲線給出的信息，分析該電路能量轉化效率．（寫出分析過程和結論，小燈泡消耗的電能為有效能量）

Answer 1

【答案】（1）燈泡電阻為9Ω，電源電壓為9V；

（2）滑片在a時，小燈泡的功率為9W，滑片在中點時燈泡的功率為4W，滑片在b端時燈泡功率為2.25W，圖象如圖所示；

（3）隨滑動變阻器接入電阻的變化，該電路的能量轉化效率越來越低

【解析】試題分析：（1）由圖可知，燈泡及滑動變阻器串聯，電壓表測R兩端的電壓，故可知當滑動變阻器接入電阻最大時，電流表示數最小，電壓表示數最大；則由題意利用歐姆定律可求得電源電壓及燈泡的電阻；

（2）當滑片在a點時，可知電流值，由功率公式P=I2R可求得功率；滑片在中點時，由歐姆定律可求得電路中電流，由功率公式求得功率；滑片在b點時，由已知可得電流，由功率公式可求得功率；

（3）分析圖象可得出隨滑動變阻器接入電阻的變化，能量的轉化效率呈下降趨勢．

解：（1）分析電路可知，當電流表示數為0.5A時，電壓表示數為4.5V；

當電流表示數為1A時，電壓表示數為0V，

則有U電=1A×RL①

U電=4.5V+0.5A×RL②，

綜合①②式可得出，RL=9Ω，U電=9V，Rab=9Ω；

（2）當滑片在a端時，Ia=1A，Pa=Ia2RL=（1A）2×9Ω=9W，

當滑片在中點時，I中=，；

當滑片在b端時，Ib=0.5A，Pb=Ib2RL=（0.5A）2×9Ω=2.25W．

將滑動變阻器阻值與對應的功率對應的點在圖中描出，連線可得對應的圖象．

（3）由圖象可知，隨著滑動變阻器接入電路的阻值增大，該電路的能量轉化效率越來越低．

答：（1）燈泡電阻為9Ω，電源電壓為9V；

（2）滑片在a時，小燈泡的功率為9W，滑片在中點時燈泡的功率為4W，滑片在b端時燈泡功率為2.25W，圖象如圖所示；

（3）隨滑動變阻器接入電阻的變化，該電路的能量轉化效率越來越低．