Question

在图甲所示电路中，电压表与电流表均可视为理想电表．当滑动变阻器的阻值改变时，电压表与电流表的示数也会随之改变．

（1）某同学在实验中测得6组数据，如下表所示，请在图乙中的坐标纸上画出电压随电流变化的U-I图线；

I（A）	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80
U（V）	2.60	2.40	2.20	2.00	1.80	1.60

（2）根据实验得到的图乙所示的U-I图线，可知滑动变阻器在电路中消耗的最大功率为

 

W，此时变阻器的电阻为

 

Ω．
（3）现有两个小灯泡L₁、L₂，它们分别标有“4V、3W”、“3V、3W”的字样、两个电阻箱、与图甲中相同的电源三节、一个电键．请设计一个电路，使两灯泡都能正常发光且电路消耗的总功率最小，请在图丙所示的方框中画出电路图．（须在图中标出灯泡L₁、L₂）

Answer 1

分析：图象的绘制要利用表格中的数据，结合坐标的含义画出图象．
根据实验得到U-I图线知道U-I的关系式，根据数学方法求出消耗的功率的最大值．
“4V、3W”、“3V、3W”两个小灯泡额定电压、电流不同，所以将L₂并联一个电阻，根据欧姆定律求出需要另一个电阻箱的阻值．

解答：解：（1）U-I图线如图；


（2）根据实验得到的图乙所示的U-I图线，U=-0.5I+3
滑动变阻器在电路中消耗的功率P=UI=-0.5I²+3I
所以当I=3A，U=1.5V时滑动变阻器在电路中消耗的功率最大，即4.5w．
此时变阻器的电阻为0.5Ω．
（3）“4V、3W”、“3V、3W”两个小灯泡额定电压、电流不同，所以将L₂并联一个16Ω电阻，保证并联后的电流等于L₁的电流．
根据欧姆定律得另一个电阻箱的阻值等于R₂=

9V

1A

-1.5-3-4=0.5Ω．如图

故答案为：（1）如图，（2）4.5，0.5，（3）如图

点评：解决该题关键要能够把数学图象与物理规律结合起来求解．