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15.如图甲所示,某同学在“测量”小灯泡电功率的实验中,误将电压表并联在滑动变阻器两端,他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据,调节滑测得多组数据,描绘出的U-I图象如图乙所示,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,可求得小灯泡正常发光的阻值为12.5Ω,额定功率为0.5W,变阻器最大阻值为40Ω,为使实验中小灯泡两端电压不超过3V,则滑动变阻器接入电路的最小阻值为6.8Ω(保留一位小数)

分析 (1)由电路图可知小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,根据分压原理,求出灯泡正常发光时滑动变阻器的电压,然后由图读出电路中的电流即可根据欧姆定律求灯泡的阻值;根据P=UI求出额定功率;
(2)由图2得出滑动变阻器连入电路阻值最大时的电压和电流值,根据欧姆定律求出其阻值;
(3)为使实验中小灯泡两端电压不超过3V,根据分压原理,滑动变阻器分得最小电压不可小于1.5V,故由图2读出此时的电流,即可根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小阻值.

解答 解:(1)电路图可知小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,
灯泡正常发光时小灯泡电压2.5V,
根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得:滑动变阻器电压为:
U=U-UL额=4.5V-2.5V=2V,
由图2可知:U=2V时,I=0.2A,
则根据欧姆定律得:灯泡的阻值:
RL=$\frac{{U}_{L额}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω;
额定功率PL额=UL额I=2.5V×0.2A=0.5W;
(2)滑动变阻器连入电路阻值最大时两端的电压最大,电路中的电流值最小,由图2可知:U滑最大=4V时,I最小=0.1A,
根据欧姆定律得:
其阻值为:
R滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω;
(3)为使实验中小灯泡两端电压不超过3V,根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得:滑动变阻器分得最小电压:
U滑最小=U-UL最大=4.5V-3V=1.5V,
由图2可知:U=1.5V时,I最大=0.22A,
根据欧姆定律得:其阻值为:
R滑最小=$\frac{{U}_{滑最小}}{{I}_{最大}}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω;
故答案为:12.5;0.5;40;6.8.

点评 本题考查欧姆定律、串联电路的规律及电功率公式的运用,关键是从图中获取有效的信息.

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