Question

6．在綜合實踐活動課上，小明設計了一個如圖甲所示的調光電路．已知電源電壓不變，L標有“6V3W”字樣，定值電阻R₁的阻值為6Ω．閉合開關，將滑動電阻R₂的滑片P從最右端逐漸滑至最左端，記下多組對應的電壓表和電流表示數(shù)，描繪出的I-U圖線如圖乙所示．則下列說法正確的是（　　）

• A． 滑動變阻器的最大阻值為12Ω
• B． 電源電壓為10V
• C． 滑片在滑動過程中，燈絲電阻保持不變
• D． 滑動變阻器R₂的滑片P在最右端時，燈泡L的實際功率為0.36W

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L、定值電阻R₁、滑動變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，然后與從圖象中讀出的最大電流相比較確定燈泡能正常發(fā)光，此時滑動變阻器兩端的電壓為零，燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓，根據(jù)歐姆定律求出此時燈泡的電阻；
（2）滑動變阻器R₂的滑片P在最右端時，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，根據(jù)圖乙可知電路中的最小電壓和電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值，再根據(jù)歐姆定律求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡L的實際功率，利用歐姆定律求出此時燈泡的電阻，然后得出燈絲電阻是否變化．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L、定值電阻R₁、滑動變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）由P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由圖乙可知，當電壓表的示數(shù)為零時，電流表的示數(shù)I=0.5A和燈泡的額定電流相等，
此時滑動變阻器接入電路中的電阻為零，燈泡兩端的電壓U_L=6V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時R₁兩端的電壓：
U₁=IR₁=0.5A×6Ω=3V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L+U₁=6V+3V=9V，故B錯誤；
此時燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（2）滑動變阻器R₂的滑片P在最右端時，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
由圖乙可知，電路中的最小電壓I_小=0.3A，電壓表的示數(shù)U₂=6V，
則滑動變阻器的最大阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{小}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，故A錯誤；
R₁兩端的電壓：
U₁′=I_小R₁=0.3A×6Ω=1.8V，
燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U₁′+U₂=9V-1.8V-6V=1.2V，
燈泡L的實際功率：
P_L′=U_L′I_小=1.2V×0.3A=0.36W，故D正確；
此時燈泡的電阻：
R_L′=$\frac{{U}_{L}′}{{I}_{小}}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω≠R_L=12Ω，
則滑片在滑動過程中，燈絲電阻是變化的，故C錯誤．
故選D．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率的公式的應用，關鍵是從圖象中獲取有用的信息，要注意燈泡正常發(fā)光時的電流和額定電流相等．