Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓恒定不變，滑動變阻器R1的最大阻值是40Ω，小燈泡的額定電壓為6V，它的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示．
（1）當只閉合開關S1時，將滑動變阻器R1的滑片調到中點，此時小燈泡恰好正常發光．求電源電壓和小燈泡的額定功率；
（2）當只閉合開關S2時，此時電流表的示數為0.4A，求電阻R2的阻值，小燈泡的實際功率；
（3）當只閉合開關S2時，通電1min，求電流通過電阻R2產生的熱量．

Answer 1

【答案】
（1）解：當只閉合開關S1時，將滑動變阻器R1的滑片調到中點，燈泡與滑動變阻器 R1串聯，

因串聯電路中各處的電流相等，且此時小燈泡恰好正常發光，

所以，由圖乙可知，燈泡正常發光時電路中的電流I=IL=0.5A，

由I= 可得，R1兩端的電壓：

U1=I× R1=0.5A× ×40Ω=10V，

因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，電源的電壓：

U=UL+U1=6V+10V=16V，

燈泡的額定功率：

PL=ULIL=6V×0.5A=3W

答：電源電壓為16V，小燈泡的額定功率為3W

（2）解：當只閉合開關S2時，燈泡與R2串聯，電流表測電路中的電流，即I′=0.4A，

由圖乙可知，此時燈泡兩端的電壓UL′=4V，

此時R2兩端的電壓：

U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V，

電阻R2的阻值：

R2= = =30Ω，

小燈泡的實際功率：

PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W

答：電阻R2的阻值為30Ω，小燈泡的實際功率為1.6W

（3）解：當只閉合開關S2時，通電1min電流通過電阻R2產生的熱量：

Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J

答：電流通過電阻R2產生的熱量為288J

【解析】（1）當只閉合開關S1時，將滑動變阻器R1的滑片調到中點，燈泡與滑動變阻器 R1串聯，燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據圖乙讀出通過燈泡的電流即為電路中的電流，根據歐姆定律求出R1兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出電源的電壓，根據P=UI求出燈泡的額定功率；（2）當只閉合開關S2時，燈泡與R2串聯，電流表測電路中的電流，根據圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出R2兩端的電壓，根據歐姆定律求出電阻R2的阻值，根據P=UI求出小燈泡的實際功率；（3）當只閉合開關S2時，根據Q=I2Rt求出通電1min電流通過電阻R2產生的熱量．
【考點精析】關于本題考查的歐姆定律及其應用和電功率的計算公式，需要了解歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案．