Question

辨析題：把一個“10V  2.0W”的燈泡A接到某一電動勢和內阻都不變的電源上，燈泡A實際消耗的功率是2.0W，換上另一個“10V  5.0W”的燈泡B接到這一電源上，請判斷用電器B實際消耗的電功率有沒有可能反而小于2.0W？某同學分析如下：將“10V 2.0W”的用電器與電源連接，用電器正常工作說明用電器兩端電壓為10V，現將“10V 5.0W”的用電器B與電源連接，用電器兩端電壓是10V，B也能正常工作，實際功率是5.0W，所以用電器的實際功率不會小于2.0W．你認為該同學的說法是否正確？如果正確，請你求出兩燈串聯使用的總功率．如果不正確，請說明理由，并求出燈泡B實際消耗的電功率小于2.0W的條件（設電阻不隨溫度改變）．

Answer 1

【答案】分析：該同學的說法不正確，他認為路端電壓是恒定的，實際上是變化的．
根據閉合電路的歐姆定律，燈泡兩端的電壓為路端電壓，因為E，r一定，當R越大，U也越大，所以U不是恒定的．
設電源電動勢為E，內電阻r，，．所以當B連入時，用電器兩端的電壓將小于10V，它消耗的實際功率將小于5.0W，有可能小于2.0W．根據題意，．代入數據計算可解得電源內阻和電動勢的取值范圍．
解答：解：不正確．把路端電壓與電源電動勢混為一談，認為路端電壓是恒定的，不隨外電路改變而改變．
分析解答：電源的內電阻不可忽略，根本閉合電路的歐姆定律有

由于E、r一定，故當R越大，U也越大，所以當用電器的電阻R變化時，用電器兩端的電壓U就變化．
設電源電動勢為E，內電阻r，


所以當B連入時，用電器兩端的電壓將小于10V，它消耗的實際功率將小于5.0W，有可能小于2.0W，
但需要滿足：


可解得
，
滿足上述條件時，B的實際功率小于2.0W．
答：該同學的說法不正確，他認為路端電壓是恒定的，實際上是變化的．
燈泡B實際消耗的電功率小于2.0W的條件是：，．
點評：解決本題要知道，根據閉合電路的歐姆定律路端電壓，由于電源有內阻，所以外電阻R變化時，路端電壓就會變化，R增大，路端電壓U變大，R減小，U減小．