Question

定值电阻R₁、R₂和标有额定功率为“0.75W”字样白炽灯L和特殊电子元件E并联接在电路中，且R₁＜R₂，改变电路两端电压U，通过每个电阻、电灯和特殊电子元件的电流也相应改变根据实验数据绘出R₁、R₂、R_L和R_E的I一U（或U一I）图线，如图所示：

（1）其中OA代表_____的I—U图线，OC代表_____的U—I图线，白炽灯的额定电压是     V。
（2）若将定值电阻R₂与白炽灯L串联后，接在电压为3.5V的电路中，则灯泡的实际功率是多少？电阻R₂在5分钟内产生的热量是多少？
（3）若将定值电阻R₁与特殊电子元件E并联后接在电压为3V电路中，电路消耗的总功率是多少？

Answer 1

（1）R₁； 电子元件E；  2.5V ；（2）112.5J （3）1.74W

从第一个图象中任找一组定值电阻R₁、R₂的电流和对应的电压，根据欧姆定律求出两电阻阻值的大小，进一步根据R₁＜R₂确定OA代表的电阻；再根据灯泡的电阻随着电压的增大，功率增大，亮度增加，灯丝温度升高，因此电阻变大结合图象判断表示白炽灯的I-U图线，再根据P=UI从图象中找出额定功率对应的电压；最后分析特殊电子元件E的电阻随电压的变化；根据串联电路各处的电流相等结合定值电阻R₂与白炽灯L的I-U图线，找到满足条件的电压，再根据P=UI求出灯泡的实际功率，根据纯电阻电路Q=W=UIt求出电阻R₂在5分钟内产生的热量；根据定值电阻R₁与特殊电子元件E的I-U图线找到3V时对应的电流，再根据并联电路的电流特点求出总电流，最后根据P=UI求出此时电路消耗的总功率．
（1）由第一幅图象可知，当两电阻两端的电压为U=4V时，对应的电流分别为I_A=0.45A，I_B=0.25A；
两电阻的阻值为R_A=U/I=4V/0.45A≈8.9Ω，R_B=U₂/I₂=4V/0.25A=16Ω，因R₁＜R₂，所以OA代表R₁的I-U图线；
由第二幅图象可知，电压增大，电流增大，但电流的变化量比电压的变化量大，根据欧姆定律可知OC代表的电阻减小；
从第三幅图象可知，电压增大，电流增大，电压的变化量大于电流的变化量，根据欧姆定律可知OD代表的电阻变大；
因白炽灯泡的电阻会随两端电压的变大，功率变大，温度升高而变大，所以OD代表白炽灯的I-U图线，OC代表的是电子元件E的I-U图线；从图象中可知当灯泡两端的电压为2.5V时，电流为0.3A，此时灯泡的功率为0.75W；    
（2）查图可知当电流为I=0.15A，灯泡两端的电压为U_L=1V，R₂两端的电压为U₂=2.5V时，电路两端的电压为3.5V；
所以灯泡的实际功率为P_L=U_LI=1V×0.15A=0.15W，
电阻R₂在5分钟内产生的热量为Q=W=U₂It=2.5V×0.15A×5×60s=112.5J．
（3）查图可知，当电压为U=3V时，R₁中的电流为I₁=0.33A，电子元件中的电流为I_E=0.25A，
电路中的总电流为I′=I₁+I_E=0.33A+0.25A=0.58A，
电路的总功率为P_总=UI′=3V×0.58A=1.74W．