Question

14．如圖甲所示，某同學(xué)在“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，他從滑片置于最右端時開始記錄第一組數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)滑測得多組數(shù)據(jù)，描繪出的U-I圖象如圖乙所示，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為4.5V．求：
（1）求滑動變阻器的最大阻值；
（2）小燈泡的正常發(fā)光時的電阻和電功率；
（3）為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V，電源電壓的最大值．

Answer 1

分析 由電路圖可知小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器的電壓；
（1）由圖2得出滑動變阻器連入電路阻值最大時的電壓和電流值，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
（2）根據(jù)分壓原理，求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器的電壓，然后由圖讀出電路中的電流，即可根據(jù)歐姆定律求燈泡的阻值；根據(jù)P=UI求出額定功率；
（3）為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V，即不能超過燈泡允許的最大電流，根據(jù)電路中的最大阻值，利用歐姆定律即可求出電源電壓的最大值．

解答 解：由電路圖可知小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器的電壓；
（1）滑動變阻器連入電路阻值最大時兩端的電壓最大，電路中的電流值最小，由圖2可知：U_滑最大=4V時，I_最小=0.1A，
由I=$\frac{U}{R}$得：其阻值為R_滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω；
（2）電路圖可知小燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器的電壓，
燈泡正常發(fā)光時小燈泡電壓2.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于串聯(lián)的各分電壓之和可得：滑動變阻器電壓為U_滑=U-U_L額=4.5V-2.5V=2V，
由圖2可知：U_滑=2V時，I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$得：燈泡的阻值R_L=$\frac{{U}_{L}^{\;}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
則額定功率P_L額=U_L額I=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V，即電路中的電流不能超過0.22A，因此變阻器和燈泡串聯(lián)后接入一電源上，電源電壓的最大值為：U=IR_最大=3V+0.22A×40Ω=11.8V．
答：（1）滑動變阻器的最大阻值為40Ω；
（2）小燈泡的正常發(fā)光時的電阻和電功率分別為12.5Ω、0.5W；
（3）為使實(shí)驗(yàn)中小燈泡兩端電壓不超過3V，電源電壓的最大值為11.8V．

點(diǎn)評 本題考查歐姆定律和串聯(lián)特點(diǎn)的應(yīng)用，掌握好串聯(lián)電路的分壓原理，知道電阻值越大分得電壓就越大．