Question

今年的3月3日（星期六），鹽城市召市民參加三月的每個周六晚上自愿關燈一小時，倡導節能減排行動，以共同應對全球的氣候變化．響應號召3月31日（星期六）鹽中初三的物理興趣小組同學對燈泡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，R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．則：
（1）假設全市有10萬個家庭每周都響應號召，且每個家庭照明燈平均功率約為200W，那么鹽城在今年三月每周關燈一小時活動中共可節約多少kw?h的電能？
（2）當電壓表示數為2V時，電流表的示數為多少？
（3）調節電源電壓，小燈泡與定值電阻R消耗的總功率為0.3W時，小燈泡的實際電功率為多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由W=Pt可算出節約的電能．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R并聯，電壓表測量的是電源電壓，電流表測干路上的電流．從U-I關系圖中，可知當電壓表示數為2V時，電流表的示數．
（3）從乙圖中讀出電路消耗的功率為0.3W時，對應的電壓表和電流表示數，進而可求出通過定值電阻的電流大小，根據并聯電路的電流特點，進一步可求出通過燈泡的電流大小，然后根據P=UI計算出其實際功率．
解答：解：（1）家庭照明燈平均功率約為200W：
P=200W×100000=2×10⁷W=2×10⁴kW．
節約的電能：W=Pt=2×10⁴kW×1h=20000kW?h．
答：共可節約20000kW?h的電能．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R并聯，
由圖象可知：當電壓表的示數為2V時，電流表的示數為0.4A．
答：電流表的示數為0.4A．
（3）當電路消耗的總功率為0.3W，從乙圖中可以看出，電流表和電壓表的示數為0.3A和1V；
此時通過定值電阻R的電流為：I′===0.05A，
通過燈泡的電流為：I_L′=I-I′=0.3A-0.05A=0.25A，
∴燈泡的實際功率為：P_L實=U′I_L′=1V×0.25A=0.25W．
答：燈泡消耗的實際功率為0.25W．
點評：知道并聯電路的特點，會根據電功率的計算公式計算電阻和實際功率，并且能夠熟練應用歐姆定律．
要注意的是，在（3）題中，若直接根據燈泡正常發光時的電阻進行計算，就忽略掉了溫度對于燈絲阻值的影響，這樣的解法是不正確的．