Question

7．某興趣小組利用圖甲所示電路進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)研究．

（1）閉合S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)電源電壓進(jìn)行有關(guān)測(cè)量，由記錄到的電流表和電壓表的數(shù)據(jù)繪制成電壓和電流的關(guān)系圖象．根據(jù)圖象，求電阻R的電阻．
（2）斷開S₁，閉合S₂，調(diào)節(jié)電源電壓進(jìn)行有關(guān)測(cè)量．由記錄到的燈泡L的電壓和電流數(shù)據(jù)繪制成電壓和電流的關(guān)系圖象．根據(jù)圖象，當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V時(shí)，在60s時(shí)間內(nèi)，燈泡L消耗了多少電能？
（3）同時(shí)閉合S₁和S₂，調(diào)節(jié)電源電壓，當(dāng)燈泡的功率為1W時(shí)，R與R_L的總功率是多大？

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知，R的U-I圖象是正比例函數(shù)，則R為定值電阻，根據(jù)圖象讀出任意一組電流和電壓值，根據(jù)歐姆定律求出電阻R的電阻；
（2）由圖乙可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V時(shí)通過(guò)的電流，根據(jù)W=UIt求出在60s時(shí)間內(nèi)燈泡L消耗的電能；
（3）同時(shí)閉合S₁和S₂時(shí)，L與R并聯(lián)，根據(jù)圖乙讀出燈泡的功率為1W時(shí)的電流和電壓，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知R兩端的電壓，根據(jù)圖象可知通過(guò)R的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出干路電流，利用P=UI求出R與R_L的總功率．

解答 解：（1）由圖乙可知，R的U-I圖象是正比例函數(shù)，則R為定值電阻，
當(dāng)U_R=2.5V時(shí)，通過(guò)的電流I_R=0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（2）由圖乙可知，當(dāng)電壓表示數(shù)U_L=0.5V時(shí)，通過(guò)的電流I_L=0.2A，
則在60s時(shí)間內(nèi)燈泡L消耗的電能：
W_L=U_LI_Lt=0.5V×0.2A×60s=6J；
（3）同時(shí)閉合S₁和S₂時(shí)，L與R并聯(lián)，
由圖乙可知，當(dāng)U_L′=2.5V，I_L′=0.4A時(shí)，燈泡的功率P_L=U_L′I_L′=2.5V×0.4A=1W，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，電阻R兩端的電壓U_R=U=U_L′=2.5V，
此時(shí)通過(guò)R的電流I_R=0.25A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，I=I_L′+I_R=0.4A+0.25A=0.65A，
R與R_L的總功率：
P=UI=2.5V×0.65A=1.625W．
答：（1）電阻R的電阻為10Ω；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V時(shí)，在60s時(shí)間內(nèi)，燈泡L消耗了6J的電能；
（3）同時(shí)閉合S₁和S₂，調(diào)節(jié)電源電壓，當(dāng)燈泡的功率為1W時(shí)，R與R_L的總功率是1.625W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出有用的信息．