Question

小明家的手電筒中兩節(jié)干電池已經(jīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間，小燈泡只能發(fā)出微弱的光，他把兩節(jié)干電池取出，用電壓表直接接在兩節(jié)干電池的兩端，電壓表示數(shù)接近3V，哪為什么不亮呢？他查閱資料后發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)部也是有電阻的，同時(shí)還用實(shí)驗(yàn)得到了小燈泡燈絲電阻的U-I圖線（如圖所示）
（1）如果他將該小燈泡分別接入甲、乙兩個(gè)不同電路，如圖所示，其中甲電路的電源為一節(jié)干電池，乙電路的電源為三節(jié)干電池，每節(jié)干電池的電壓為1.5V，內(nèi)電阻為1.5Ω，定值電阻R=18Ω，則接入______（填“甲”或“乙”）電路時(shí)，小燈泡較亮些．
（2）在電路乙中，小燈泡消耗的電功率為_(kāi)_____W．

Answer 1

解：（1）甲電路中，因電源電壓為1.5V，如這個(gè)電壓全加在燈泡上，則由燈泡燈絲電阻的U-I圖線可知燈泡的電流值0.25A，此時(shí)的燈泡阻值為：R_L===6Ω，而實(shí)際上，由于電池由內(nèi)阻，相當(dāng)于一個(gè)1.5Ω的電阻與燈泡串聯(lián)，則燈泡兩端的電壓小于1.5V，由U-I圖線可知，燈泡的電阻值會(huì)小于6Ω，所以甲電路中的電流I_甲＞==0.2A；
乙電路中，因電源電壓為4.5V，如這個(gè)電壓全加在定值電阻和電池的內(nèi)阻上，則電路中的電流I₂===0.2A；而實(shí)際上，由于電池的內(nèi)阻、定值電阻和燈泡是串聯(lián)，電路中的總電阻值會(huì)變大，則乙電路中的實(shí)際電流I_乙會(huì)小于I₂；
由此分析可知，甲電路上燈泡中的電流會(huì)比乙電路上燈泡中的電流大，所以小燈泡較亮些．
（2）在電路乙中，實(shí)際上電池的內(nèi)阻、定值電阻和燈泡是串聯(lián)，由U-I圖線可知，燈泡的電流為0.2A時(shí)，燈泡兩端的電壓會(huì)大于1V，此時(shí)燈泡的電阻值一定小于6Ω，與電池的內(nèi)阻與定值電阻的阻值之和相比較，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，燈泡兩端的電壓一定小于0.5V，由U-I圖線可知，燈泡的電阻值約為5Ω，
則燈泡的功率P_L=I²R_L=（）²R_L=（）²×5Ω=0.134W．
故答案為：（1）甲；（2）0.134．
分析：（1）比較“甲”或“乙”電路中燈泡的實(shí)際電流的可能值，即可知道燈泡的亮度．
（2）分析得出燈泡在乙電路圖中的電流大約值，確定燈泡阻值的大約值，然后根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)計(jì)算出電路中的實(shí)際電流值，即可利用功率公式P=IR求出燈泡的功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和功率的計(jì)算，但必須知道：燈泡電阻值隨電流的增大會(huì)減小．由此根據(jù)電路的電阻變化趨勢(shì)來(lái)判斷電路中電流的變化趨勢(shì)，從而根據(jù)電流的大小判斷同一個(gè)燈泡亮度的變化；對(duì)乙圖中燈泡的實(shí)際功率，學(xué)生必須先根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和電阻值的大約值，判斷出燈泡兩端的電壓值的大體范圍，然后確定出燈泡的電阻值的實(shí)際值．根據(jù)這個(gè)電阻值即可求出燈泡的功率．