Question

8．如圖（a）所示的電路中，電源電壓為15V且保持不變，電流表示數為“0～3A”，電壓表的規(guī)格為“0～15V”，燈泡上標有“6V  6W”字樣，燈泡電流隨電壓變化的關系如圖（b）所示，求：

（1）當電流表示數為0.7A時，電壓表的示數；
（2）當滑動變阻器的滑片在某位置時，電壓表示數為11V，求此時燈泡的功率．
（3）為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路中的最小阻值及電路消耗的最大總功率．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）根據圖（b）讀出電流表的示數為0.7A時燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出電壓表的示數；
（2）根據串聯的電壓特點求出電壓表的示數為11V時燈泡兩端的電壓，根據圖象讀出通過的電流，根據P=UI求出燈泡的功率；
（3）由圖象可知燈泡正常發(fā)光時的電流，然后結合電流表的量程確定電路中的最大電流，此時變阻器接入電路中的電阻最小，電路消耗的功率最大，根據串聯電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出變阻器接入電路中的最小阻值，根據P=UI求出電路消耗的最大總功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）由圖（b）可知，當電流表的示數I₁=0.7A時，燈泡兩端的電壓U_L1=2V，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表的示數：
U_R1=U-U_L1=15V-2V=13V；
（2）當電壓表的示數U_R2=11V時，燈泡兩端的電壓：
U_L2=U-U_R2=15V-11V=4V，
由圖（b）可知，電路中的電流I₂=0.9A，
則燈泡的功率：
P_L2=U_L2I₂=4V×0.9A=3.6W；
（3）由圖象可知，當燈泡兩端的電壓U_L3=6V時電路中的電流為1.0A，電流表的量程為0～3A，
則電路中的最大電流I₃=1.0A，此時變阻器接入電路中的電阻最小，電路消耗的功率最大，
變阻器兩端的電壓：
U_R3=U-U_L3=15V-6V=9V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=$\frac{{U}_{R3}}{{I}_{3}}$=$\frac{9V}{1.0A}$=9Ω，
電路消耗的最大總功率：
P_大=UI₃=15V×1.0A=15W．
答：（1）當電流表示數為0.7A時，電壓表的示數為13V；
（2）當滑動變阻器的滑片在某位置時，電壓表示數為11V時燈泡的功率為3.6W；
（3）為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路中的最小阻值為9Ω，電路消耗的最大總功率為15W．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是根據圖象讀出電壓、電流的對應值．