Question

某物理興趣小組同學設計了如圖甲所示的電路圖進行實驗探究，電源為可調(diào)壓直流學生電源，電壓表量程為“0～15V”，電流表量程為“0～0.6A”，小燈泡標有“6V 1.2W“字樣，R為20Ω的定值電阻．小組根據(jù)記錄的電流表和電壓表示數(shù)變化，描繪出U-I關(guān)系圖，如圖乙所示．則：
（1）燈泡正常發(fā)光時的電阻為多少？
（2）當電壓表示數(shù)為2V時，通過R的電流為多少？每分鐘電阻R產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）調(diào)節(jié)電源電壓，小燈泡與定值電阻R消耗的總功率為0.8W時，小燈泡的實際電功率為多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，可利用公式R=計算出燈泡正常發(fā)光時的電阻．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R并聯(lián)，電壓表測量的是電源電壓，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點可以知道各支路兩端電壓，知道電阻R的阻值，所以根據(jù)即可求出通過電阻R的電流，又知道通電時間，可利用公式Q=I²Rt計算每分鐘電阻R產(chǎn)生的熱量．
（3）從乙圖中讀出電路消耗的功率為0.8W時，對應的電壓表和電流表示數(shù)，進而可求出通過定值電阻的電流大小，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點，進一步可求出通過燈泡的電流大小，然后根據(jù)P=UI計算出其實際功率．
解答：解：
（1）∵U_額=6V，P_額=1.2W，
∴燈泡正常發(fā)光時的電阻為：R===30Ω．
答：燈泡正常發(fā)光時的電阻為30Ω．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R并聯(lián)，
當電壓表的示數(shù)為2V，即U=U_L=U=2V，
而R=20Ω，
∴通過R的電流為：I===0.1A，
又∵t=1min=60s，
∴每分鐘電阻R產(chǎn)生的熱量為：Q=I²Rt=（0.1A）²×20Ω×60s=12J．
答：當電壓表示數(shù)為2V時，通過R的電流為0.1A，每分鐘電阻R產(chǎn)生的熱量是12J．
（3）當電路消耗的總功率為0.8W，從乙圖中可以看出，電流表和電壓表的示數(shù)為0.4A和2V；
此時通過定值電阻R的電流為：I′===0.1A，
通過燈泡的電流為：I_L′=I-I′=0.4A-0.1A=0.3A，
∴燈泡的實際功率為：P_L實=U′I_L′=2V×0.3A=0.6W．
答：燈泡消耗的實際功率為0.6W．
點評：知道并聯(lián)電路的特點，會根據(jù)電功率的計算公式計算電阻和實際功率，并且能夠熟練應用歐姆定律．
要注意的是，在（3）題中，若直接根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電阻進行計算，就忽略掉了溫度對于燈絲阻值的影響，這樣的解法是不正確的．