Question

【题目】如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．
（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光．求电源电压和小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量．

Answer 1

【答案】
（1）解：当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器 R1串联，

因串联电路中各处的电流相等，且此时小灯泡恰好正常发光，

所以，由图乙可知，灯泡正常发光时电路中的电流I=IL=0.5A，

由I= 可得，R1两端的电压：

U1=I× R1=0.5A× ×40Ω=10V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，电源的电压：

U=UL+U1=6V+10V=16V，

灯泡的额定功率：

PL=ULIL=6V×0.5A=3W

答：电源电压为16V，小灯泡的额定功率为3W

（2）解：当只闭合开关S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，即I′=0.4A，

由图乙可知，此时灯泡两端的电压UL′=4V，

此时R2两端的电压：

U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V，

电阻R2的阻值：

R2= = =30Ω，

小灯泡的实际功率：

PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W

答：电阻R2的阻值为30Ω，小灯泡的实际功率为1.6W

（3）解：当只闭合开关S2时，通电1min电流通过电阻R2产生的热量：

Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J

答：电流通过电阻R2产生的热量为288J

【解析】（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器 R1串联，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图乙读出通过灯泡的电流即为电路中的电流，根据欧姆定律求出R1两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，根据P=UI求出灯泡的额定功率；（2）当只闭合开关S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，根据图象读出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压，根据欧姆定律求出电阻R2的阻值，根据P=UI求出小灯泡的实际功率；（3）当只闭合开关S2时，根据Q=I2Rt求出通电1min电流通过电阻R2产生的热量．
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用和电功率的计算公式，需要了解欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正确答案．