如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω,闭合开关S

9、(2021·湖北十堰·T25)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中,电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示。求:
(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电路总功率的最大值和最小值。
 
9、【答案】(1)1.6W,10Ω;(2)25Ω;(3)3.2W,1.6W
解析
解:(1)当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在a端时,滑动变阻器阻值最大,此时滑动变阻器、R0和灯泡串联接入电路中,此时电路中电流最小,电压表V1测量L的电压,示数为1V,电压表V2测量R0和L的总电压,示数为3V,串联电路电流处处相等,所以此时电路中的电流为I=0.2A,L的电压为UL=1V,R0的电压为U0=2V,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时R0和灯泡串联接入电路,根据欧姆定律可知,此时电路中电流最大,根据乙图可知此时电流为0.4A,电压表V1测量L的电压,示数为4V,电压表V2测量R0和L的总电压,示数为8V;所以此时电路中的电流为I'=0.4A,L的电压为UL'=4V,R0的电压为U0'=4V,当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,根据欧姆定律可知此时灯泡L的电阻为

根据题意,此时灯泡正常发光,所以灯泡的额定功率为
P额=UL'I'=4V×0.4A=1.6W
定值电阻R0的阻值为

(2)当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,此时滑动变阻器接入阻值为0,此时R0和灯泡串联接入电路中,电源电压
U电=UL'+U0'=4V+4V=8V
滑片在a时,变阻器分压
U滑=U电-U0-UL=8V-2V-1V=5V
滑动变阻器的最大阻值

(3)电路总功率的最大值为
P大=UI'=8V×0.4A=3.2W
电路总功率的最小值为
P小=UI=8V×0.2A=1.6W
答:1)小灯泡的额定功率为1.6W,定值电阻R0的阻值为10Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值为25Ω;
(3)电路总功率的最大值为3.2W,电路总功率的最小值为1.6W。
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