Question

11．某科學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，電源為可調(diào)壓直流學(xué)生電源，電壓表量程為“0～15V”，電流表量程為“0～0.6A”，小燈泡標(biāo)有“6V，1.2W”字樣，R₀為20Ω的定值電阻．小組根據(jù)記錄的電流表和電壓表示數(shù)變化，描繪出U-I關(guān)系圖，如圖乙所示．

（1）求燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）求當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，每分鐘電阻產(chǎn)生的熱量；
（3）調(diào)節(jié)電源電壓，小燈泡與定值電阻R₀消耗的總功率為0.8W時(shí)，小燈泡的實(shí)際電功率．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，可利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R₀并聯(lián)，電壓表測(cè)量的是電源電壓，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可以知道各支路兩端電壓，知道電阻R₀的阻值，可利用公式Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t計(jì)算每分鐘電阻R₀產(chǎn)生的熱量．
（3）從乙圖中讀出電路消耗的功率為0.8W時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表示數(shù)，進(jìn)而可求出通過(guò)定值電阻的電流大小，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)，進(jìn)一步可求出通過(guò)燈泡的電流大小，然后根據(jù)P=UI計(jì)算出其實(shí)際功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為：
R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{1.2W}$=30Ω．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R₀并聯(lián)，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V，即U=U_L=U₀=2V，
每分鐘電阻R₀產(chǎn)生的熱量為：
Q=W=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{{（2V）}^{2}}{20Ω}$×60s=12J．
（3）當(dāng)電路消耗的總功率為0.8W，從乙圖中可以看出，電流表和電壓表的示數(shù)為0.4A和2V；
此時(shí)通過(guò)定值電阻R₀的電流為：
I₀′=$\frac{{{U}_{0}}^{′}}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
通過(guò)燈泡的電流為：
I_L′=I-I₀′=0.4A-0.1A=0.3A，
則燈泡的實(shí)際功率為：
P_L實(shí)=U′I_L′=2V×0.3A=0.6W．
答：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為30Ω；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，每分鐘電阻R₀產(chǎn)生的熱量是12J．
（3）調(diào)節(jié)電源電壓，小燈泡與定值電阻R₀消耗的總功率為0.8W時(shí)，小燈泡的實(shí)際電功率為0.6W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查并聯(lián)電路的特點(diǎn)、電功率的計(jì)算公式和歐姆定律的應(yīng)用，要注意的是，在（3）問(wèn)中，若直接根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻進(jìn)行計(jì)算，就忽略掉了溫度對(duì)于燈絲阻值的影響，這樣的解法是不正確的．