Question

6．現(xiàn)有電源、開關(guān)、電流表、電壓表、燈泡、滑動變阻器各一個，其中燈泡的U-I圖象如圖所示，將這些元件用導(dǎo)線連成電路后，閉合開關(guān)，滑動變阻器的滑片從最左端向右滑動的過程中，電壓表的示數(shù)從4V開始減小，電流表的示數(shù)從0.4A開始增大．則滑動變阻器的最大阻值為10Ω，在滑片移動過程中小燈泡消耗的最大電功率與整個電路消耗的最小電功率的比值為5：4．

Answer 1

分析 由題意可知，將滑動變阻器的滑片從最左端向右滑動的過程中，電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大，則電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，否則兩電表示數(shù)應(yīng)同時增大或同時減�。�
當(dāng)電壓表的示數(shù)為5V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，電路的總功率最小，根據(jù)圖象讀出電路中的電流為0.3A時燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值，根據(jù)P=UI求出整個電路的最小功率；
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最小時，燈泡兩端的電壓和電源的電壓相等，根據(jù)圖象估測通過的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的最大功率；然后求出功率之比．

解答 解：由題意可知，將滑動變阻器的滑片從最左端向右滑動的過程中，電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大，則電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，否則兩電表示數(shù)應(yīng)同時增大或同時減�。�
結(jié)合題意可知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，如下圖所示：

當(dāng)電壓表的示數(shù)為4V時，電路中的電流為0.4A，由圖象可知此時燈泡兩端的電壓U_L=2V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：U=U_滑+U_L=4V+2V=6V；
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
此時電路中電流最小，則整個電路的最小功率：
P_min=UI=6V×0.4A=2.4W；
當(dāng)變阻器接入電路中的電阻最小為0時，燈泡兩端的電壓和電源電壓相等，此時燈泡的功率最大，
由圖象可知，當(dāng)U=6V時，通過燈泡的電流：I′=0.5A，
小燈泡的最大功率：P_L大=UI′=6V×0.5A=3W；
燈泡消耗的最大電功率與整個電路消耗的最小電功率的比值：$\frac{{P}_{L大}}{{P}_{min}}$=$\frac{3W}{2.4W}$=$\frac{5}{4}$；
故答案為：10；5：4．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題意得出電壓表所測量的電路元件和從圖象中得出需要的信息．