Question

【題目】如圖甲是測量高于江水警戒水位裝置的原理圖．長方柱形絕緣容器A內(nèi)部左右兩面插有豎直薄金屬板并與電路連接，底部有一小孔與江水相通，且容器底面低于警戒水位1m．已知電源電壓恒為6V，小燈泡標(biāo)有“4V 2w”字樣（設(shè)燈絲工作電阻不變）．兩金屬板問的江水電阻R與z的關(guān)系如圖乙所示（x為容器內(nèi)水柱高度矗的倒數(shù)，即x=1/h）．求：
（1）小燈泡正常工作時的電阻是多少？
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，通過小燈泡的電流是多少？此時，持續(xù)通電5min，燈泡消耗了多少電能？
（3）當(dāng)小燈泡正常工作時，江水水位高于警戒水位多少米？

Answer 1

【答案】
（1）小燈泡的電阻RL= = =8Ω；

答：小燈泡正常工作時的電阻是為8Ω

（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，通過小燈泡的電流是I實= = =0.25A；

燈泡消耗電能W=U實I實t=2V×0.25A×5×60s=150J；

答：當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時，通過小燈泡的電流是0.25A；持續(xù)通電5min，燈泡消耗150J

（3）燈泡正常發(fā)光時，通過燈泡的電流I= = =0.5A；

由于A內(nèi)湖水電阻R與L串聯(lián)，則R= = = =4Ω，

由圖象可知，當(dāng)R=4Ω時，x=0.2m﹣1，所以，h=5m，則湖水水位高于警戒水位5m﹣1m=4m．

答：當(dāng)小燈泡正常工作時，江水水位高于警戒水位4m

【解析】（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)RL= 求電阻；（2）已知燈泡的電阻和實際電壓，根據(jù)公式I= 可求通過小燈泡的電流；根據(jù)公式W=UIt可求消耗的電能；（3）燈泡正常工作，燈泡兩端電壓為4V，求出湖水電阻兩端的電壓，求出湖水的電阻，在圖象中找到對應(yīng)的x求出湖水水位高于警戒線的高
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用歐姆定律及其應(yīng)用和電功的計算的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．