Question

19．某同學(xué)在家庭實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“改造小臺(tái)燈”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)．（假設(shè)電源電壓恒定，燈絲電阻不變）
（1）圖甲，當(dāng)滑片P從a端滑到b端時(shí)，電流表示數(shù)在0.5A～1A間變化，電壓表示數(shù)在0～4.5V間變化，請(qǐng)你算出電源電壓和小燈泡的電阻．
（2）圖乙是該同學(xué)繪制的電路總功率隨滑動(dòng)變阻器接入電阻變化的圖象，請(qǐng)你分別算出滑片P在a端、中點(diǎn)時(shí)小燈泡的實(shí)際功率，并圖乙中大致繪出小燈泡實(shí)際功率隨滑動(dòng)變阻器接入阻值變化的圖象．
（3）隨著滑動(dòng)變阻器接入電阻的增加，電源的工作效率如何變化？請(qǐng)寫出分析過(guò)程．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，燈泡及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，故可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電阻最大時(shí)，電流表示數(shù)最小，電壓表示數(shù)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(dāng)滑片在a點(diǎn)時(shí)，可知電流值，由功率公式P=I²R可求得功率；滑片在中點(diǎn)時(shí)，由歐姆定律可求得電路中電流，由功率公式求得功率；
（3）分析圖象可得出隨滑動(dòng)變阻器接入電阻的變化，能量的轉(zhuǎn)化效率呈下降趨勢(shì)．

解答 解：（1）分析電路可知，當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時(shí)，電壓表示數(shù)為4.5V；
當(dāng)電流表示數(shù)為1A時(shí)，電壓表示數(shù)為0V，
則有U=1A×R_L----------①
U=4.5V+0.5A×R_L --------------------②，
綜合①②式可得出，R_L=9Ω，U=9V，R_ab=9Ω；
（2）當(dāng)滑片在a端時(shí)，I_a=1A，P_a=I_a²R_L=（1A）²×9Ω=9W，
當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)，I_中=$\frac{U}{{R}_{L}+\frac{1}{2}{R}_{ab}}$=$\frac{9V}{9Ω+\frac{1}{2}×9Ω}$=$\frac{2}{3}$A，
P_中=I_中²R_L=（$\frac{2}{3}$A）²×9Ω=4W．
將滑動(dòng)變阻器阻值與對(duì)應(yīng)的功率對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在圖中描出，連線可得對(duì)應(yīng)的圖象．

（3）由圖象可知，隨著滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，該電路的能量轉(zhuǎn)化效率越來(lái)越低．
答：（1）燈泡電阻為9Ω，電源電壓為9V；
（2）滑片在a時(shí)，小燈泡的功率為9W，滑片在中點(diǎn)時(shí)燈泡的功率為4W，圖象如圖所示；
（3）隨滑動(dòng)變阻器接入電阻的變化，該電路的能量轉(zhuǎn)化效率越來(lái)越低．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生對(duì)于歐姆定律、功率公式及圖象的認(rèn)識(shí)及描點(diǎn)法作圖，對(duì)學(xué)生的分析能力、公式的應(yīng)用能力要求較高，應(yīng)注意在做題中將大題進(jìn)行拆分，從而可以得出幾個(gè)小題，便于解決．