某物理兴趣小组同学设计了如图(甲)所示的电路图进行实验探究,电源为可调压直流学生电源,电压表量程为“0~15V”流表量程为“0~0.6A”,小灯泡标有“6V  1.2W”字样,R0为20Ω的定值电阻.小组根据记录的电流表和电压表示数变化,描绘出U-I关系图,如图(乙)所示.(1)求灯泡正常发光时的电阻;(2)求当电压表示数为1V时,通过R0的电流;(3)调节电源电压,求当小灯泡与定值电阻R0消耗的总功率为0.8W时,小灯泡的实际电功率.

问题描述:

某物理兴趣小组同学设计了如图(甲)所示的电路图进行实验探究,电源为可调压直流学生电源,电压表量程为“0~15V”流表量程为“0~0.6A”,小灯泡标有“6V  1.2W”字样,R0为20Ω的定值电阻.小组根据记录的电流表和电压表示数变化,描绘出U-I关系图,如图(乙)所示.

(1)求灯泡正常发光时的电阻;
(2)求当电压表示数为1V时,通过R0的电流;
(3)调节电源电压,求当小灯泡与定值电阻R0消耗的总功率为0.8W时,小灯泡的实际电功率.

已知:R0=20Ω,U=6V,P=1.2W
求:R,I,P
(1)R=

U2
P
=
(6V)2
1.2W
=30Ω;
(2)当电压表的示数为1V,通过R0的电流为:I=
U
R0
=
1V
20Ω
=0.05A

(3)当电路消耗的总功率为0.8W,从乙图中可以看出,电流表和电压表的示数为0.4A和2V;
此时通过定值电阻的电流为:I1=
U′
R0
=
2V
20Ω
=0.1A,通过灯泡的电流为:I2=I-I1=0.4A-0.1A=0.3A;
灯泡的实际功率为:P=U′I2=2V×0.3A=0.6W.
答:灯泡正常发光时的电阻为30Ω,当电压表示数为1V时,通过R0的电流为0.05A,灯泡消耗的实际功率为0.6W.
答案解析:(1)根据R=
U2
P
即可求出灯泡正常发光时的电阻;
(2)因为是并联电路(并联电路中各支路两端电压相等),所以根据I=
U
R
即可求出通过电阻R0的电流;
(3)从乙图中读出电路消耗的功率为0.8W时,对应的电压表和电流表示数,进而可求出通过定值电阻的电流大小,根据并联电路的电流特点,进一步可求出通过灯泡的电流大小,然后根据P=UI计算出其实际功率.
考试点:欧姆定律的应用;并联电路的电流规律;并联电路的电压规律;电阻的并联;电功率的计算;实际功率.
知识点:知道并联电路的特点,会根据功率的计算公式计算额定功率和实际功率,并且能够熟练应用欧姆定律.
要注意的是,在(3)题中,若直接根据灯泡正常发光时的电阻进行计算,就忽略掉了温度对于灯丝阻值的影响,这样的解法是不正确的.