Question

4．如圖所示，直線A為某電源的U-I圖線，曲線B為某小燈泡D₁的U-I圖線的一部分，用該電源和小燈泡D₁組成閉合電路時，燈泡D₁恰好能正常發光，則下列說法中正確的是（　　）

• A． 此電源的內阻為0.5Ω
• B． 燈泡D₁的額定電壓為3V，額定功率為6W
• C． 把燈泡D₁換成“3V，20W”的燈泡D₂，電源的輸出功率將變小
• D． 把D₁和“3V，20W”的燈泡D₂并聯后接在電源上，兩燈泡仍能正常發光

Answer 1

分析 電源的外特性曲線與燈泡伏安特性曲線的交點就是燈泡與電源連接時的工作狀態，由圖可讀出工作電壓和電流及電源的電動勢，從而可算出電源的輸出功率，最后依據并聯特征，結合閉合電路歐姆定律，即可判定能否正常發光．

解答 解：A、由圖讀出電源的電動勢為 E=4V，圖線A的斜率大小表示電源的內阻，則 r=$\frac{4-1}{6}$Ω=0.5Ω，故A正確；
B、燈泡與電源連接時，A、B兩圖線的交點表示燈泡的工作狀態，則知其電壓U=3V，I=2A，則燈泡D₁的額定電壓為3V，功率為P=UI=6W，故B正確．
C、把燈泡D₁換成“3V，20W”的燈泡D₂，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知：燈泡D₂的正常工作時的電阻為 R₂=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{3}^{2}}{20}$=0.45Ω
燈泡D₁的電阻為R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{2}$Ω=1.5Ω，把燈泡D₁換成“3V，20W”的燈泡D₂時，輸出電壓小于3V，燈泡D₂的電阻小于0.45Ω，更接近電源的內阻，電源的輸出功率將變大，故C錯誤；
D、若把D₁和“3V，20W”的燈泡D₂并聯后接在電源上，那么閉合電路中電源外電壓U_外=E-$\frac{E}{R+r}$r=4-$\frac{4}{\frac{1.5×0.45}{1.5+0.45}+0.5}$×0.5=1.6V，因此它們不能正常發光，故D錯誤；
故選：AB．

點評 解決這類問題的關鍵在于從數學角度理解圖象的物理意義，抓住圖象的斜率、面積、截距、交點等方面進行分析，更加全面地讀出圖象的物理內涵．