践行者初中物理电学典题详解第314题

28.如图甲所示电路，电源电压不变，灯泡L上标有“5V2.5 W”字样，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A.闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b端滑到中点的过程中，灯泡L的电功率与电流的P-I关系图像如图乙所示，忽略温度对灯丝电阻的影响.求：

⑴灯泡L正常发光时的电阻；

⑵滑片P在b端时，1min内灯泡L消耗的电能；

⑶电源电压；

⑷在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值.

解析:1分析电路图甲可知:

①L与R1串联，

②V测R1两端电压U1，

③A测电路中的电流I，

④R1滑片左移阻值变小，右移变大，至b端最大；

2分析乙图可知:

①乙图滑片P由b端滑到中点的过程中，

灯泡L的电功率与电流的P-I关系图像，

②由图像可知:

当I=0.3A时，

i.R1滑片置于b端，阻值最大，且设为aΩ，

ⅱ.PL=0.9W，则UL=PL/I=3V，

又忽略温度对灯丝电阻的影响，

则RL=PL/I²=10Ω，

且灯泡1min消耗的电能W=PL×t

=0.9W×60s=54J，

电源电压U=UL+IR1=3V+0.3A×aΩ；❶

当I=0.4A时，

i.R1滑片置于中点，则R1=aΩ/2，

ii.PL=1.6W，则UL=PL/I=4V，

则电源电压U=UL+IR1=4V+0.4A×aΩ/2；❷

③由❶❷联立方程，解得a=10，即R1max=10Ω，

U=6V；

3由题意可知:

①灯泡L上标有“5V2.5 W”字样，

则可知灯泡允许的最大电流为IL额=2.5W/5V=0.5A，

在电流表量程0~0.6A范围内，

所以当Imax=IL额=0.5A时，灯泡L和电流表安全；

②当Imax=0.5A时，L两端电压最大，

且ULmax=UL额=5V，

则R1两端电压最小，

且U1min=U-ULmax=6V-5V=1V<3V，

电压表也安全，

且R1min=U1min/Imax=1V/0.5A=2Ω。

综上:答案依次为10Ω、54J、6V、2Ω。

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