Question

小明用如图（甲）所示的电路测额定电压为6V的灯泡的功率，保护电阻R₀=2Ω．闭合开关S，滑动变阻器的滑动触片从最右端向最左端移动过程中，通过灯泡的电流I与其两端电压U的关系如图（乙）所示．求：
（1）灯泡的额定功率；
（2）电源的电压；
（3）滑动变阻器的最大电阻值．

Answer 1

解：（1）由图象知：当电压表示数为6V时，通过灯泡的额定电流：I_额=1.0A，
灯泡的额定功率：P_额=U_额I_额=6V×1.0A=6W；
（2）滑片在最左端时，灯泡L与R₀串联，由图可知此时通过灯泡的电流和灯泡两端电压分别为：I=1.0A，U_L=6.0V
由I=得，R₀两端电压：U_R0=IR₀=1.0A×2Ω=2V，
则电源电压：U=U_L+U_R0=6V+2V=8V；
（3）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，
由图象可知，此时灯泡两端的电压U_L′=1.0V，电路中的电流I′=0.5A，
灯泡的电阻：R_L===2Ω，
电路中的总电阻：R_总===16Ω，
滑动变阻器最大阻值：R=R_总-R₀-R_L=16Ω-2Ω-2Ω=12Ω．
答：（1）灯泡的额定功率为6W；
（2）电源的电压为8V；
（3）滑动变阻器的最大电阻值为12Ω．
分析：（1）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，由图象读出灯泡两端的电源为6V时对应的电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）滑片在最左端时，灯泡L与R₀串联，由图可知此时灯泡的电流、电压，再根据串联电路电流的特点和U=IR求出R₀两端的电压，最后根据串联电路电压的特点可求出电源电压；
（3）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，由图象得出电路中的电流和灯泡两端的电压，根据R=分别求出灯泡的电阻和电路中的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出出滑动变阻器的最大阻值．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是能从图象中得出相关的信息和知道滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小．