Question

6．現(xiàn)有一個(gè)小燈泡L和一個(gè)定值電阻R，小燈泡的額定電壓為4.0V，小燈泡和定值電阻的I-U圖象如圖所示．求：
（1）小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電功率．
（2）電阻R的阻值．
（3）將定值電阻R與小燈泡L串聯(lián)后接入電路，電路電流為0.6A，工作5s，電路總共消耗多少電能？
（4）從圖象可知，通過(guò)小燈泡的電流與小燈泡兩端的電壓不成正比，你分析的原因是燈絲電阻隨溫度變化．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)圖象讀出通過(guò)燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電功率；
（2）從圖象中讀出任意一組R的電流和電壓值，根據(jù)歐姆定律求出電阻R的阻值；
（3）將定值電阻R與小燈泡L串聯(lián)后接入電路時(shí)通過(guò)它們的電流相等，根據(jù)圖象讀出燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓，利用W=UIt求出電路消耗的電能；
（4）燈泡的燈絲會(huì)隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的真正原因．

解答 解：（1）由圖可知，當(dāng)U_額=4V，I_額=0.8A，
小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電功率：
P=U_額I_額=4V×0.8A=3.2W；
（2）由圖象可知，當(dāng)U_R=4V時(shí)，I_R=0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（3）將定值電阻R與小燈泡L串聯(lián)后接入電路時(shí)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，通過(guò)電阻R與通過(guò)小燈泡的電流：
I=I_L=I_R′=0.6A，
由圖可知，燈泡兩端的電壓U_L=2V，
電阻R兩端的電壓：
U_R=I_RR=0.6A×10Ω=6V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L+U_R=2V+6V=8V，
電路總共消耗的電能：
W=UIt=8V×0.6A×5s=24J；
（4）圖線彎曲說(shuō)明燈泡的電阻值是變化的，不是定值，這是因?yàn)闊艚z電阻隨溫度升高而增大，燈泡兩端電壓越大，通過(guò)燈的電流越大，燈泡的實(shí)際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
答：（1）小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電功率為3.2W；
（2）電阻R的阻值為10Ω；
（3）電路總共消耗24J的電能；
（4）燈絲電阻隨溫度變化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、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，要注意燈絲的電阻與溫度有關(guān)．