Question

某物理興趣小組同學設計了如圖（甲）所示的電路圖進行實驗探究，電源為可調壓直流學生電源，電壓表量程為“0～15V”，電流表量程為“0～0.6A”，小燈泡標有“6V  1.2W”字樣，R₀為20Ω的定值電阻．小組根據記錄的電流表和電壓表示數變化，描繪出U-I關系圖，如圖（乙）所示．
（1）求燈泡正常發光時的電阻．
（2）調節電源電壓，求當小燈泡與定值電阻R₀消耗的總功率為0.3W時，小燈泡的實際電功率和小燈泡的電阻值．
（3）分析比較（1）、（2）中所計算出的小燈泡的電阻值，你可以得出什么結論？

Answer 1

分析：（1）根據小燈泡標有“6V  1.2W”字樣，可求出正常工作電阻；
（2）由圖象可知，當小燈泡與定值電阻Ro消耗的總功率為0.3W時，小燈泡與Ro電壓均為1V，電流表示數為0.3安．可先求出定值電阻Ro的電流，然后根據并聯電路電流規律，求出小燈泡的電流，最后求出小燈泡的實際電功率和小燈泡的電阻值．
（3）影響電阻大小的因素是：材料、長度、橫截面積和溫度．根據求出的電阻值，分析找出電阻變化的原因．

解答：解：（1）小燈泡正常工作電阻：R=

U2

P

=

(6V)2

1.2W

=30Ω；
（2）由圖象可知，當小燈泡與定值電阻Ro消耗的總功率為0.3W時，小燈泡與Ro電壓均為1V，電流表示數為0.3A；
I₀=

U0

R0

=

1V

20Ω

=0.05A，
I_L=0.3A-0.05A=0.25A，
U_L=1V，所以，小燈泡的實際電功率：P_L=U_L I_L=1V×0.25A=0.25W，
此時小燈泡的電阻值：R_L=

UL

IL

=

1V

0.25A

=4Ω，
（3）影響電阻大小的因素是：材料、長度、橫截面積和溫度．比較（1）、（2）中小燈泡的材料、長度、橫截面積都沒有變，但是電阻卻不同，所以可得結論：小燈泡的電阻與燈絲的溫度有關．
答：（1）求燈泡正常發光時的電阻是30Ω．
（2）小燈泡的實際電功率是0.25W；小燈泡的電阻值是4Ω．
（3）分析比較（1）、（2）中所計算出的小燈泡的電阻值，可以得出結論：小燈泡的電阻與燈絲的溫度有關．

點評：本題考查了歐姆定律、電功率和影響電阻大小的因素，內容較多．
解決本題的關鍵是從圖象中找出小燈泡與定值電阻R₀消耗的總功率為0.3W時，電壓和電流值．
在分析電阻變化時，要想到影響電阻大小的因素．