Question

3．如圖甲所示電路中，電源電壓恒定，R為電阻箱，小燈泡兩端的電壓隨電流變化的關(guān)系如圖乙所示，將電阻箱的阻值調(diào)為R₁=5Ω時，小燈泡恰能正常發(fā)光，電壓表示數(shù)U₁=2V．求：

（1）小燈泡的額定功率P₀；
（2）電源電壓U；
（3）若將電阻箱的阻值調(diào)為R₂時，小燈泡消耗的實際功率為P_L=0.1W，求R₂的值．

Answer 1

分析 由電路圖可知，電阻箱與燈泡串聯(lián)，電壓表測電阻箱兩端的電壓．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電流和額定電流相等，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電流特點求出電路中的電流，由圖象讀出燈泡的額定電壓，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電源的電壓；
（3）根據(jù)圖象讀出小燈泡消耗的實際功率為P_L=0.1W時兩端的電壓和電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出R₂兩端的電壓，利用歐姆定律求出R₂的值．

解答 解：（1）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，小燈泡恰能正常發(fā)光，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A，
由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V，
則燈泡的額定功率：
P₀=U_LI=2.5V×0.4A=1W；
（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_R+U_L=2V+2.5V=4.5V；
（3）由圖象可知，當電路中的電流I′=0.2A，U_L′=0.5V時，小燈泡消耗的實際功率為P_L=0.1W，
此時R₂兩端的電壓：
U₂=U-U_L′=4.5V-0.5V=4V，
則R₂=$\frac{{U}_{2}}{I′}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω．
答：（1）小燈泡的額定功率為1W；
（2）電源電壓為4.5V；
（3）若將電阻箱的阻值調(diào)為20Ω 時，小燈泡消耗的實際功率為P_L=0.1W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出小燈泡消耗的實際功率為P_L=0.1W時兩端的電壓和電路中的電流．