小明在综合实践活动中设计了如图所示调光灯电路图,他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路,小灯泡的额定电压为6V.闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I-U关系图象如右图所示.(电阻丝AB的阻值不随温度变化)求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电阻丝AB的阻值;
(3)当灯泡消耗的功率为2.25W,此时AB连入的阻值为多少.
解:(1)当滑片P在B端时,由图得知电源电压与小灯泡额定电压相等为6V,对应的电流为1A;
所以小灯泡的额定功率:PL=ULIL=6V×1A=6W;
(2)当滑片P在A端时,由图得小灯泡两端的电压为1.5V,电流I小=0.5A;
由于R与L串联,则电阻丝两端电压:U丝=6V-1.5V=4.5V
由欧姆定律得电阻丝AB的电阻:R===9Ω;
(3)由图知,当灯L消耗的P=2.25W时,小灯泡两端的电压UL=3V,IL=0.75A,
滑动变阻器接入电路的电阻R滑===4Ω.
答:(1)小灯泡的额定功率为6W;
(2)电阻丝AB的阻值为9Ω;
(3)当灯泡消耗的功率为2.25W,此时AB连入的阻值为4Ω.
(1)从图象上找到灯泡的额定电压对应的电流,根据公式P=UI求出灯泡的额定功率.
(2)从图象上找到当AB完全接入电路时,灯泡对应的电压和电流,因为电阻AB与灯泡串联,从而得出通过电阻AB的电流,根据串联分压的特点求出AB两端的电压,根据欧姆定律求出电阻丝AB的阻值.
(3)由图象可知,当小灯泡两端的电压为3V时,灯泡消耗的电功率为2.25W,并读出此时电路中的电流;根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻值.
点评:本题考查电功率、电阻、电流、电压等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是根据图象和电路图分析数据得出灯泡消耗的功率为2.25W时的电压和电流.