Question

18．在《繪制小燈泡的伏安特性曲線》的試驗中．

（1）小王同學(xué)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖1（不是過原點的直線），請你解釋形成的原因：隨溫度升高，小燈泡電阻增大
（2）若把3個這樣完全相同的小燈泡串聯(lián)后，接到6V的恒壓電源后，求每個小燈泡的電阻R=7.7Ω，每個小燈泡上消耗的電功率P=0.52W
（3）若電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E=1.5V、r=1.0Ω，保護電阻（與電源串聯(lián)使用，防止電路中電流過大）為R=$\frac{2}{3}$Ω端，則將三個這樣完全相同的小燈泡并聯(lián)后，再接入電路，則三個小燈泡消耗的總功率為P_總=0.32W．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 本題（1）的關(guān)鍵是根據(jù)電阻的定義得出小燈泡的電阻應(yīng)等于I-U圖象上的點與原點連線的斜率倒數(shù)；題（2）根據(jù)小燈泡的I-U圖象讀出每個小燈泡兩端電壓隨對應(yīng)的電流即可；題（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律寫出通過每個小燈泡電流與燈泡兩端電壓的函數(shù)表達式，在表示小燈泡的I-U圖象中再作出表示電源的I-U圖象，讀出兩圖線的交點坐標即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1}{\frac{I}{U}}$可知，I-U圖象上的點與原點連線的斜率倒數(shù)等于電阻，由于圖象上各點與原點連線的斜率逐漸減小，所以電阻逐漸增大，即出現(xiàn)圖1曲線的原因是隨溫度升高，小燈泡電阻增大；
（2）每個小燈泡兩端電壓為U=2V，根據(jù)I-U圖象可讀出U=2V時對應(yīng)的電流為I=0.26A，則對應(yīng)的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.26}Ω$≈7.7Ω；
每個小燈泡的功率為P=UI=2×0.26=0.52W；
（3）設(shè)通過每個小燈泡的電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有E=U+3I（r+R），變形為I=-$\frac{1}{5}U+0.3$，此即為表示電源的I-U圖象；
在表示小燈泡的I-U圖象中同時作出表示電源的I-U圖象，如圖所示，讀出兩圖線的交點坐標為U=0.6A，I=0.18A，所以每個小燈泡消耗的功率為P=UI=0.6×0.18W=0.108W，則三個小燈泡消耗的總功率為${P}_{總}^{\;}$=3P=0.32W（0.30～0.35均可以）

故答案為：（1）隨溫度升高，小燈泡電阻逐漸增大；（2）7.7，0.52；（3）0.32

點評 應(yīng)明確：①在表示小燈泡的I-U圖象中，小燈泡的電阻應(yīng)等于圖象上的點與原點連線斜率的倒數(shù)（表示圖線切線的斜率倒數(shù)）；②在表示小燈泡的I-U圖象中，同時作出表示電源的I-U圖象，讀出兩圖線的交點坐標即表示通過小燈泡的實際電流和電壓值．