Question

13．用如图甲所示电路进行实验探究，小灯泡L标有“6V  3W”字样，小灯泡的I-U关系如图乙所示，R为10Ω的定值电阻．

（1）小灯泡正常发光时的电阻？
（2）当小灯泡电功率为0.3W时，定值电阻R消耗的功率是多少W？
（3）当定值电阻R两端电压为3V时，电路的总功率是多少W？

Answer 1

分析 （1）根据小灯泡的额定电压和额定功率，可计算其正常工作时的电阻；
（2）由电路图可知，灯泡与定值电阻并联，电流表测电路中的电流，电压表测电源的电压，由图象结合P=UI找出符合灯泡消耗电功率为0.3W时两端的电压和通过的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过定值电阻的电流，根据P=UI求出电阻R消耗的电功率；
（3）当定值电阻R两端电压为3V时，分别求出灯泡和定值电阻的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流．再根据公式P=UI计算电路的总功率即可．

解答 解：（1）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，小灯泡正常发光时的电阻：R_灯=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由图象可知，当灯泡两端的电压U_L=1V，通过的电流I_L=0.3A时，灯泡消耗的电功率为0.3W，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，通过定值电阻R的电流：
I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
定值电阻R消耗的电功率：
P_R=U_RI_R=U_LI_R=1V×0.1A=0.1W；
（3）当定值电阻R两端电压为3V时，读图可知，小灯泡的电流此时为：I_L=0.45A，
流过定值电阻的电流：I_R′=$\frac{U′}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
则并联电路中干路的电流：I_总=I_L+I_R′=0.45A+0.3A=0.75A，
电路的总功率：P_总=U′I_总=3V×0.75A=2.25W．
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为12Ω；
（2）当小灯泡电功率为0.3W时，定值电阻R消耗的功率是0.1W；
（3）当定值电阻R两端电压为3V时，电路的总功率是2.25W．

点评 本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是根据图象得出灯泡消耗电功率为0.3W时通过的电流和两端的电压．综合性较强，值得我们关注．