Question

【題目】圖甲是小明所設(shè)計(jì)的電路圖，其中標(biāo)有“2.7V”字樣小燈泡 L 的電流與電壓關(guān)系如圖乙所示．定值電阻 R1=10Ω，R2 由三段材料不同、橫截面積相同的均勻直導(dǎo)體 EF、FG、GH 連接而成（總長度為 35cm），其中有一段是銅導(dǎo)體，其電阻可忽略不計(jì)．只閉合S、S1時(shí)，電流表示數(shù)I與滑片P向右移動(dòng)距離x的關(guān)系如圖丙所示，求：

（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻；

（2）電源電壓與R2 的最大阻值；

（3）若只閉合S與S2，為確保燈絲不被燒壞，滑片P向右移動(dòng)距離x的最大值．

Answer 1

【答案】(1) 9Ω；(2) 6V；20Ω；(3) 9cm．

【解析】

(1)由圖乙知當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.7V時(shí)的電流為0.3A，燈泡的電阻為：

RL==9Ω；

(2)只閉合S、S1時(shí)，R1與R2串聯(lián)，由圖丙可知當(dāng)滑片在E處時(shí)，電流最大為0.6A，所以電源電壓

U=I最大R1=0.6×10Ω=6V；

只閉合S、S1，電流為0.2A時(shí)，滑片位于H處，滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大，R1與R2串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可得，電路總電阻

R總==30Ω，

R2的最大阻值

R2=R總-R1=30Ω-10Ω=20Ω；

(3)只閉合S、S2時(shí)，燈泡與R2串聯(lián)，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)燈兩端電壓為2.7V，所以滑動(dòng)變阻器

U2=U-UL=6V-2.7V=3.3V，

滑動(dòng)變阻器連入電路的最小電阻為：

R2==11Ω；

滑片P從H端移到E端時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，由圖象丙可知：GH=15cm，

FG=25cm-15cm=10cm，

EF=35cm-25cm=10cm，

中間一段電流無變化，故FG是銅導(dǎo)線，由圖象可知，當(dāng)滑片P位于F點(diǎn)時(shí)，電路中電流 是0.4A，則總電阻為

R總′==15Ω，

則EF段電阻為

REF=R總′-R1=15Ω-10Ω=5Ω，

GH導(dǎo)體的電阻

RGH=REH-REF=20Ω-5Ω=15Ω，

所以GH段接入電路電阻為

11Ω-5Ω=6Ω，

未接入電路部分電阻為9Ω，由GH=15cm、RGH=15Ω可知，GH部分每1cm長電阻為1Ω，所以x≤9cm．

答：(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻是9Ω；

(2)電源電壓是6V，R2 的最大阻值是20Ω；

(3)若只閉合S與S2，為確保燈絲不被燒壞，滑片P向右移動(dòng)距離x的最大值是9cm．