Question

13．用如圖甲所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，小燈泡L標(biāo)有“6V  3W”字樣，小燈泡的I-U關(guān)系如圖乙所示，R為10Ω的定值電阻．

（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻？
（2）當(dāng)小燈泡電功率為0.3W時(shí)，定值電阻R消耗的功率是多少W？
（3）當(dāng)定值電阻R兩端電壓為3V時(shí)，電路的總功率是多少W？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小燈泡的額定電壓和額定功率，可計(jì)算其正常工作時(shí)的電阻；
（2）由電路圖可知，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測電源的電壓，由圖象結(jié)合P=UI找出符合燈泡消耗電功率為0.3W時(shí)兩端的電壓和通過的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過定值電阻的電流，根據(jù)P=UI求出電阻R消耗的電功率；
（3）當(dāng)定值電阻R兩端電壓為3V時(shí)，分別求出燈泡和定值電阻的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出干路電流．再根據(jù)公式P=UI計(jì)算電路的總功率即可．

解答 解：（1）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：R_燈=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由圖象可知，當(dāng)燈泡兩端的電壓U_L=1V，通過的電流I_L=0.3A時(shí)，燈泡消耗的電功率為0.3W，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，通過定值電阻R的電流：
I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
定值電阻R消耗的電功率：
P_R=U_RI_R=U_LI_R=1V×0.1A=0.1W；
（3）當(dāng)定值電阻R兩端電壓為3V時(shí)，讀圖可知，小燈泡的電流此時(shí)為：I_L=0.45A，
流過定值電阻的電流：I_R′=$\frac{U′}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
則并聯(lián)電路中干路的電流：I_總=I_L+I_R′=0.45A+0.3A=0.75A，
電路的總功率：P_總=U′I_總=3V×0.75A=2.25W．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為12Ω；
（2）當(dāng)小燈泡電功率為0.3W時(shí)，定值電阻R消耗的功率是0.1W；
（3）當(dāng)定值電阻R兩端電壓為3V時(shí)，電路的總功率是2.25W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出燈泡消耗電功率為0.3W時(shí)通過的電流和兩端的電壓．綜合性較強(qiáng)，值得我們關(guān)注．