Question

9．某小组用如图甲所示的电路进行实验探究，小灯泡L标有“6V  1.2W”字样，R为定值电阻，小组根据记录的电流表和电压表的示数变化，绘制了如图乙所示的I-U关系图．

（1）灯泡L正常发光时的电阻；
（2）定值电阻R的阻值；
（3）调节电源电压，当电路消耗的总功率为0.8W时，求灯泡的实际功率．

Answer 1

分析 （1）知道灯泡的额定电压和额定功率，可利用公式R=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$计算出灯泡正常发光时的电阻．
（2）从甲图可知，小灯泡与电阻R₀并联，电压表测量的是电源电压，电流表测量干路电流，根据图乙可知当灯泡正常工作时干路电流，利用P=UI求出灯泡工作时的电流，根据并联电路的电流特点求出通过电阻R₀的电流，所以根据I=$\frac{U}{R}$即可求出电阻R₀的阻值．
（3）从乙图中读出电路消耗的功率为0.8W时，对应的电压表和电流表示数，进而可求出通过定值电阻的电流大小，根据并联电路的电流特点，进一步可求出通过灯泡的电流大小，然后根据P=UI计算出其实际功率．

解答 解：
（1）由题U_额=6V，P_额=1.2W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得灯泡正常发光时的电阻为：
R_L=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{1.2W}$=30Ω；
（2）从甲图可知，小灯泡与电阻R₀并联，电压表测量的是电源电压，电流表测量干路电流，
当灯泡正常发光时，由乙图可知U=6V，I=0.5A，
由P=UI可得：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.2W}{6V}$=0.2A，
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得：
I_R=I-I_L=0.5A-0.2A=0.3A
所以，由I=$\frac{U}{R}$得：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（3）当P=0.8W时，由乙图可知U′=2V，I′=0.4A，
所以，I_R′=$\frac{U′}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得：
I_L′=I′-I_R′=I_L=0.4A-0.1A=0.3A，
所以，P_实=U′I_L′=2V×0.3A=0.6W．
答：（1）灯泡L正常发光时的电阻为30Ω；
（2）定值电阻R的阻值为20Ω；
（3）调节电源电压，当电路消耗的总功率为0.8W时，灯泡的实际功率为0.6W．

点评 知道并联电路的特点，会根据电功率的计算公式计算电阻和实际功率，并且能够熟练应用欧姆定律．要注意的是不能忽略温度对于灯丝阻值的影响．