Question

2．現有一個小燈泡L和一個定值電阻R，小燈泡的額定電壓為4.0V，小燈泡和定值電阻的I-U 圖象如圖所示．求：
（1）電阻R的阻值．
（2）小燈泡L兩端電壓為3V 時消耗的電功率大約是多少？
（3）將定值電阻R 與小燈泡L 串聯后接入電路，電路電流為0.6A，工作5min，電路總共消耗多少電能？

Answer 1

分析 （1）從圖象中讀出任意一組R的電流和電壓值，根據歐姆定律求出電阻R的阻值；
（2）小燈泡L兩端電壓為3V時，根據圖象讀出通過L的電流，根據P=UI求出小燈泡消耗的電功率；
（3）將定值電阻R與小燈泡L串聯后接入電路時通過它們的電流相等，根據圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據歐姆定律求出R兩端的電壓，利用串聯電路的電壓特點求出電源的電壓，利用W=UIt求出電路消耗的電能．

解答 解：（1）由圖象可知，當U_R=4V時，I_R=0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（2）由圖象可知，小燈泡L兩端電壓為3V時，通過L的電流約為0.7A，
則小燈泡消耗的電功率：
P_L=U_LI_L=3V×0.7A=2.1W；
（3）將定值電阻R與小燈泡L串聯后接入電路時，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，通過電阻R與通過小燈泡的電流：
I=I_L′=I_R′=0.6A，
由圖可知，燈泡兩端的電壓U_L=2V，
電阻R兩端的電壓：
U_R=I_RR=0.6A×10Ω=6V，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L+U_R=2V+6V=8V，
電路總共消耗的電能：
W=UIt=8V×0.6A×5×60s=1440J．
答：（1）電阻R的阻值為10Ω；
（2）小燈泡L兩端電壓為3V 時消耗的電功率大約是2.1W；
（3）將定值電阻R與小燈泡L串聯后接入電路，電路電流為0.6A，工作5min，電路總共消耗1440J的電能．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應用，關鍵是根據圖象讀出有用的信息．