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    7．图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图．长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与警戒水位相平．已知电源电压恒为6V，小灯泡标有“2V 2W”字样（灯丝电阻不变）．两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示（x为容器内水柱高度h的倒数，即x=$\frac{1}{h}$）．求：

    （1）薄金属板、水在电路中的作用相当于一个变阻器．
    （2）求小灯泡的电阻．
    （3）湖水水位高于警戒水位多少米时，灯泡正常工作．

    分析 （1）由题两金属板间的湖水电阻R与x的关系知，薄金属板、水在电路中的作用；
    （2）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求电阻；
    （3）灯泡正常工作，灯泡两端电压为2V，求出湖水电阻两端的电压，求出湖水的电阻，在图象中找到对应的x求出湖水水位高于警戒线的高度．

    解答 解：
    （1）由题两金属板间的湖水电阻R与x的关系可右，R随容器内水柱高度减小，所以薄金属板、水在电路中的相当于一个变阻器；
    （2）已知灯泡的额定电压和额定功率，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得小灯泡的电阻：
    RL=$\frac{（2V）^{2}}{2W}$=2Ω；
    （3）由P=UI可得，灯泡正常发光时，通过灯泡的电流：
    I=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{2W}{2V}$=1A，
    由于A内湖水电阻R与L串联，则：
    R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-2V}{1A}$=4Ω，
    由图象可知，当R=4Ω时，x=0.2m-1，所以，h=5m，则湖水水位高于警戒水位5m．
    答：（1）变阻器；
    （2）小灯泡的电阻为2Ω；
    （3）湖水水位高于警戒水位5米时，灯泡正常工作．

    点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律和功率公式的应用，由图象判断水位的高度，体现了物理在实际生活中的应用．

    练习册系列答案
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