Question

11．在图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0-0.6A”，电压表的规格为“0-15V”，灯泡上标有“6V 6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：
（1）灯泡正常发光时的电阻．
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数．
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡正常发光时的电阻；
（2）当电流表示数为0.4A时，根据图象读出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数；
（3）由图象可知灯泡正常发光时的电流，然后与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据图象读出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值，根据P=UI求出电路消耗的总功率．

解答 解：由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡正常发光时的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{6W}$=6Ω；
（2）当电流表示数为0.4A时，由图象可知灯泡两端的电压U_L′=1V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电压表的示数：
U_R=U-U_L′=9V-1V=8V；
（3）由图象可知，灯泡正常发光时的电流为1A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I_大=0.6A，
由图象可知，灯泡两端的电压U_L″=2V，
此时滑动变阻器两端的电压：
U_滑′=U-U_L″=9V-2V=7V，
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R_小=$\frac{{U}_{滑}′}{{I}_{大}}$=$\frac{7V}{0.6A}$≈11.7Ω，
此时电路消耗的总功率：
P=UI_大=9V×0.6A=5.4W．
答：（1）灯泡正常发光时的电阻为6Ω；
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为8V；
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为11.7Ω，此时电路消耗的总功率为5.4W．

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，从图象中读出电流和电压对应的值是关键．