Question

在一次物理課外科技活動中，老師為活動小組的同學們提供了一個新型的電子器件，只知道該新型電子器件兩端的電壓與通過電流的比值不是一個定值．老師要求活動小組的同學用如圖甲所示的電路，探究通過新型電子器件的電流I與可控電源的電壓U的關系．已知可控電源的電壓在0與220V間可調，定值電阻R=20Ω．同學們在老師的指導下得到了如圖乙所示的圖象，則：
（1）可控電源電壓在80V時，電子器件的電阻是多少？
（2）當電源電壓U=110V時，新型電子器件的電功率和電源的輸出功率．

Answer 1

分析：（1）由圖乙所示圖象求出電壓是80V時的電路電流，由歐姆定律求出定值電阻R兩端電壓，由串聯電路特點求出電子器件兩端電壓，最后由歐姆定律求出電子器件的電阻．
（2）由圖乙所示圖象求出電源電壓是110V時的電流電流，由歐姆定律求出定值電阻兩端電壓，由串聯電路特點求出電子器件兩端的電壓，由P=UI求出電阻器件的電功率；由P=UI求出電源的輸出功率．

解答：解：（1）由圖乙所示圖象可知，當U=80V時I=1A，
∵I=

U

R

，
∴定值電阻兩端電壓：
U₁=IR₁=1A×20Ω=20V，
電子元件兩端電壓U_電子元件=U-U₁=80V-20V=60V，
∵I=

U

R

，
∴電子元件電阻：
R_電子元件=

U電子元件

I

=

60V

1A

=60Ω．                                           
（2）由圖象可知，當U′=110V時，電路中的電流為I′=1A，
∵I=

U

R

，
∴定值電阻兩端電壓：U′=I′R=1×20V=20V，
電子元件兩端的電壓：U_電子元件′=U-U′=110V-20V=90V，
新型電子器件的電功率：P_電子元件=U₂I′=90V×1A=90W；                   
電源的輸出功率：P=U′I′=110V×1A=110W．
答：（1）可控電源電壓在80V時，電子器件的電阻是60Ω．
（2）當電源電壓U=110V時，新型電子器件的電功率是90W，電源的輸出功率是110W．

點評：本題是一道數形結合的題目，通過圖象可獲得一些已知條件，再利用歐姆定律及串聯電路的特點求解．