Question

某興趣小組利用圖甲電路進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)探究．
（1）閉合S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)電源電壓進(jìn)行有關(guān)測(cè)量，根據(jù)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（如圖乙）．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．根據(jù)記錄的燈泡L的電壓和電流的數(shù)據(jù)繪制成電壓和電流的關(guān)系圖象（如圖乙）．根據(jù)圖象，當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V，在50s時(shí)間內(nèi)，燈泡L消耗了多少電能？
（3）同時(shí)閉合S_l和S₂，調(diào)節(jié)電源電壓，當(dāng)燈泡L的功率為1W時(shí)，R與R_L的總功率是多大？

Answer 1

解：（1）由圖象可知，當(dāng)U=2V時(shí)，通過電阻R的電流I=0.2A，根據(jù)歐姆定律可知，
電阻R===10Ω，
（2）斷開S₁，閉合S₂，由圖象可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流I=0.2A
則W=UIt=0.5V×0.2A×50s=5J；
（3）同時(shí)閉合S_l和S₂，電阻R與燈泡L并聯(lián)，從圖象可查出，當(dāng)燈泡功率為1W時(shí)，
燈泡兩端電壓U=2.5V，通過燈泡的電流I=0.4A，
因?yàn)殡娮枧c燈泡并聯(lián)時(shí)電壓相等，所以
P_R===0.625W，
∴總功率為P_總=P_R+P_燈=1W+0.625W=1.625W．
答：（1）電阻R的阻值為10Ω；
（2）在50s時(shí)間內(nèi)，燈泡L消耗了5J 的電能；
（3）R與R_L的總功率是1.625W．
分析：（1）閉合S₁，斷開S₂，電路中只有電阻R工作，電壓表測(cè)量R兩端的電壓，電流表測(cè)量電路總電流，根據(jù)歐姆定律可求R的阻值．
（2）斷開S₁，閉合S₂，電路中只有燈泡工作，電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)量電路總電流，當(dāng)電壓表示數(shù)為0.5V時(shí)，從圖象上找到對(duì)應(yīng)的電流，根據(jù)公式W=UIt可求燈泡消耗的電能．
（3）同時(shí)閉合S₁和S₂，電阻R與燈泡并聯(lián)，已知燈泡的功率，根據(jù)公式P=UI和圖象，找出對(duì)應(yīng)的電壓和電流，再利用公式P=求出R的功率，進(jìn)一步求出總功率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查電阻、消耗電能、電功率等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是根據(jù)圖象得出數(shù)據(jù)解決問題．