Question

16．如图甲所示，电源电压为6V保持不变，灯泡L标有“6V　6W”字样，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω，灯泡的电流跟其两端电压关系如图乙所示．求：

（1）灯泡L正常发光时电阻是多少Ω；
（2）当S₁、S₂闭合，滑片P位于变阻器的最左端，这时电流表的示数为多少A；
（3）当S₁闭合S₂断开，当电流表示数为0.8A时，变阻器在10min内消耗的电能是多少J；
（4）当S₁闭合S₂断开，电路中的最小电功率是多少W．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡L正常发光时电阻；
（2）当S₁、S₂闭合，滑片P位于变阻器的最左端时，灯泡L与滑动变阻器的最大阻值串联，电流表测干路中的电流，根据欧姆定律求出通过L与R的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流；
（3）当S₁闭合S₂断开，当电流表示数为0.8A时，变阻器R与灯泡L串联，电流表测电路中的电流，根据图象读出电流表示数为0.8A时灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压，根据W=UIt求出变阻器在10min内消耗的电能；
（4）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的电功率最小，根据串联电路的特点得出等式，然后从图象中读出符合的电流和电压值，根据P=UI求出电路中的最小电功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡L正常发光时电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）当S₁、S₂闭合，滑片P位于变阻器的最左端，灯泡L与滑动变阻器的最大阻值串联，电流表测干路中的电流，
通过L与R的电流分别为：
I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A，I_R=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流表的示数：
I=I_L+I_R=1A+0.6A=1.6A；
（3）当S₁闭合S₂断开，当电流表示数为0.8A时，变阻器R与灯泡L串联，电流表测电路中的电流，
由图象可知，当电流表的示数为0.8A时，灯泡两端的电压U_L′=3V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，变阻器两端电压：
U_R=U-U_L′=6V-3V=3V，
变阻器在10min内消耗的电能：
W_R=U_RIt=3V×0.8A×10×60s=1440J；
（4）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的电功率最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且各处的电流相等，
所以，U=U_L″+I′R，即6V=U_L″+I′×10Ω，
由图象可知，U_L″=1V，I′=0.5A时符合，
则电路的最小功率：
P=UI′=6V×0.5A=3W．
答：（1）灯泡L正常发光时电阻是6Ω；
（2）当S₁、S₂闭合，滑片P位于变阻器的最左端，这时电流表的示数为1.6A；
（3）当S₁闭合S₂断开，当电流表示数为0.8A时，变阻器在10min内消耗的电能是1440J；
（4）当S₁闭合S₂断开，电路中的最小电功率是3W．

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功公式、电功率公式的灵活运用，关键是根据图象读出电流和电压的对应值．