Question

7．小明為了探究通過電阻R的電流和兩端電壓的關(guān)系及小燈泡的額定功率，設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的電路．?dāng)嚅_S₂閉合S₁，滑動(dòng)變阻器滑片P從中點(diǎn)移向a端的過程中，通過電壓表V和電流表A得到五組數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E在一條直線上，如圖（b）所示．其中兩個(gè)點(diǎn)的值對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器位置的中點(diǎn)和端點(diǎn)a．
求：（1）電阻R和滑動(dòng)變阻器R_X的阻值；
（2）閉合S₁、S₂，當(dāng)滑動(dòng)變阻器移到a端時(shí)，小燈泡恰好能正常發(fā)光，此時(shí)電流表A₁的示數(shù)為0.5A，求小燈泡的額定功率；
（3）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，求在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖示圖象應(yīng)用歐姆定律求出定值電阻阻值，然后應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器阻值．
（2）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，應(yīng)用電功率公式求出燈泡額定功率．
（3）由W=Pt求出燈泡產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）由圖示電路圖可知，斷開S₂閉合S₁時(shí)，R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測R兩端電壓，電流表測電路電流，滑片在a端時(shí)，只有R接入電路，此時(shí)電壓表測電源電壓，電壓表示數(shù)最大，由圖（b）所示圖象可知，電源電壓：U=3V，電阻R的阻值：R=$\frac{{U}_{E}}{{I}_{E}}$=$\frac{3.0V}{0.6A}$=5Ω；
滑片在中點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)圖（b）中的A點(diǎn)，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：$\frac{1}{2}$R_X=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{A}}$=$\frac{U-{U}_{R}}{{I}_{A}}$=$\frac{3V-1V}{0.2A}$=10Ω，
滑動(dòng)變阻器的阻值：R_X=2×10Ω=20Ω；
（2）由圖示電路圖可知，閉合S₁、S₂，當(dāng)滑動(dòng)變阻器移到a端時(shí)，
R與燈泡并聯(lián)在電源兩端，燈泡兩端電壓等于電源電壓，
此時(shí)小燈泡恰好能正常發(fā)光，此時(shí)電流表A₁的示數(shù)為0.5A，
則燈泡額定功率：P=UI₁=3V×0.5A=1.5W；
（3）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，t=1min=60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q=W=Pt=1.5W×60s=90J；
答：（1）電阻R阻值為5歐姆，滑動(dòng)變阻器R_X的阻值為20Ω．
（2）小燈泡的額定功率為1.5W；
（3）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為90J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求電阻阻值、燈泡功率與燈泡消耗的電能，分析清楚電路結(jié)構(gòu)是正確解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式即可正確解題．