Question

19．某同學(xué)在家庭實驗室進行“改造小臺燈”的實驗活動．（假設(shè)電源電壓恒定，燈絲電阻不變）
（1）圖甲，當(dāng)滑片P從a端滑到b端時，電流表示數(shù)在0.5A～1A間變化，電壓表示數(shù)在0～4.5V間變化，請你算出電源電壓和小燈泡的電阻．
（2）圖乙是該同學(xué)繪制的電路總功率隨滑動變阻器接入電阻變化的圖象，請你分別算出滑片P在a端、中點時小燈泡的實際功率，并圖乙中大致繪出小燈泡實際功率隨滑動變阻器接入阻值變化的圖象．
（3）隨著滑動變阻器接入電阻的增加，電源的工作效率如何變化？請寫出分析過程．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，燈泡及滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，故可知當(dāng)滑動變阻器接入電阻最大時，電流表示數(shù)最小，電壓表示數(shù)最大；則由題意利用歐姆定律可求得電源電壓及燈泡的電阻；
（2）當(dāng)滑片在a點時，可知電流值，由功率公式P=I²R可求得功率；滑片在中點時，由歐姆定律可求得電路中電流，由功率公式求得功率；
（3）分析圖象可得出隨滑動變阻器接入電阻的變化，能量的轉(zhuǎn)化效率呈下降趨勢．

解答 解：（1）分析電路可知，當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時，電壓表示數(shù)為4.5V；
當(dāng)電流表示數(shù)為1A時，電壓表示數(shù)為0V，
則有U=1A×R_L----------①
U=4.5V+0.5A×R_L --------------------②，
綜合①②式可得出，R_L=9Ω，U=9V，R_ab=9Ω；
（2）當(dāng)滑片在a端時，I_a=1A，P_a=I_a²R_L=（1A）²×9Ω=9W，
當(dāng)滑片在中點時，I_中=$\frac{U}{{R}_{L}+\frac{1}{2}{R}_{ab}}$=$\frac{9V}{9Ω+\frac{1}{2}×9Ω}$=$\frac{2}{3}$A，
P_中=I_中²R_L=（$\frac{2}{3}$A）²×9Ω=4W．
將滑動變阻器阻值與對應(yīng)的功率對應(yīng)的點在圖中描出，連線可得對應(yīng)的圖象．

（3）由圖象可知，隨著滑動變阻器接入電路的阻值增大，該電路的能量轉(zhuǎn)化效率越來越低．
答：（1）燈泡電阻為9Ω，電源電壓為9V；
（2）滑片在a時，小燈泡的功率為9W，滑片在中點時燈泡的功率為4W，圖象如圖所示；
（3）隨滑動變阻器接入電阻的變化，該電路的能量轉(zhuǎn)化效率越來越低．

點評 本題綜合考查學(xué)生對于歐姆定律、功率公式及圖象的認識及描點法作圖，對學(xué)生的分析能力、公式的應(yīng)用能力要求較高，應(yīng)注意在做題中將大題進行拆分，從而可以得出幾個小題，便于解決．