题目内容

现有一个电阻元件Z，用图甲电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压U可调，实验中电源电压U从0V开始逐渐增大，测出通过Z的电流与它两端的电压，并绘出Z的I-U图象如图乙所示，请根据图线解决下列问题：
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（1）当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率是多少；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．
分析：（1）根据图象读出电压表为1.5V时对应的电流，根据P=UI求出Z消耗的电功率．
（2）先从图象中读出电流表的示数为0.20A时电压表的示数，再根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，最后根据欧姆定律求出定值电阻R的阻值．
（3）根据串联电路各处的电流相等和P=I2R可知Z、R的电阻相等，由图象可知Z两端的电压为0.5V、通过的电流为0.1A时Z、R的电阻相等，再根据串联电路的电压特点求出电源的电压．
解答：解：（1）根据图乙可知，当Z两端电压为1.5V时，通过的电流为0.18A，则Z消耗的电功率：P=UI=1.5V×0.18A=0.27W．
（2）电流表的读数为0.20A，从图象可知，当Z两端电压UZ=2.5V．
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R两端电压：UR=U-UZ=3.5V-2.5V=1.0V，
定值电阻R的阻值为R=
UR
I
=
1.0V
0.20A
=5Ω．
（3）∵R与Z串联，
∴IZ=IR，
∵PR=PZ，P=IR2，
∴RR=RZ，
由图象可知：IZ=0.1A，UZ=0.5V时，R=
UZ
RZ
=5Ω=RR，
故电源电压：U=UR+UZ=IR+UR=0.1A×5Ω+0.5V=1.0V．
答：（1）当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率是0.27W；
（2）定值电阻R的阻值为5Ω；
（3）当元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等时电源电压为1.0V．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，关键是根据数据判断Z制成的材料，难点是元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等时电压和电流的判断．
练习册系列答案
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（2013?下关区一模）现有一个电阻元件Z，可能是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，也可能是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小．现用图示电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压可调，实验中从0开始逐渐增大电源电压，测得通过Z的电流与加在它两端的电压数据如表所示：
U/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.200 0.205
利用这些数据绘出Z的I-U曲线如图所示．请根据表中数据和图线解决下列问题：

（1）Z是由
金属
金属
（金属/半导体） 材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率是
0.27
0.27
W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.200A，求定值电阻R的阻值；
（3）当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．
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利用这些数据绘出Z的I-U曲线如图所示．请根据表中数据和图线解决下列问题：
U/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.200 0.205
（1）Z是由
金属
金属
（金属/半导体） 材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率
0.27
0.27
W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）在Z的I-U坐标图中作出电阻R的I-U图象，并根据电阻元件Z和定值电阻R的I-U图象分析，当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时的电源电压．
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U/V
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.200
0.205
 
利用这些数据绘出Z的I－U曲线如图所示．请根据表中数据和图线解决下列问题：

（1）Z是由   (金属/半导体) 材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率 W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）在z的I－U坐标图中作出电阻R的曲线图，并根据电阻元件Z和定值电阻R的图像分析，当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．

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U/V
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.200
0.205
 
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