(2014•南宁二模)小张设计了如图甲所示的控制灯泡亮度的实验电路,电源电压为8V且保持不变.电流表的规格为0~0.6A

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  • 解题思路:(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,由灯泡电流随电压变化关系读出正常发光时的电流;

    (2)根据乙图可知灯泡电流为0.4A时的电压,根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的电阻;

    (3)比较电流表的量程、灯泡正常发光时的电流、滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大电流,根据图象读出灯泡两端的电压,根据串联电路的电压特点得出滑动变阻器两端的电压,根据P=UI求出滑动变阻器消耗的电功率.

    (1)灯泡正常发光时的电压为6V,由乙图可知正常发光时的电流为1A;

    (2)由图可知,当通过电灯的电流为0.4A时,电灯的电压为1V,

    RL=

    UL

    IL=[1V/0.4A]=2.5Ω

    因串联电路中各处的电流相等,

    所以,电路中的总电阻:

    R=[U

    IL=

    8V/0.4A]=20Ω,

    因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

    所以,滑动变阻器的电阻为

    R=R-RL=20Ω-2.5Ω=17.5Ω;

    (3)依题意可知,当整个电路的功率达到最大时,电路中电流为0.6A,同时电灯得到2V电压,

    此时滑动变阻器的电压:

    U=U-UL′=8V-2V=6V,

    滑动变阻器消耗的电功率:

    P=U×I=6V×0.6A=3.6W.

    答:(1)灯泡正常工作的电流为1A;

    (2)当电流表示数为0.4A时,灯泡的电阻为2.5Ω,滑动变阻器接入电路的阻值为17.5Ω;

    (3)在保证电路安全的前提下,当整个电路的功率达到最大时,滑动变阻器的功率为3.6W.

    点评:

    本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算.

    考点点评: 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是根据图象读出灯泡两端电压对应的电流以及电路中最大电流的确定.