Question

14．定值电阻R₁、R₂和标有额定功率为“0.9W”字样白炽灯L和特殊电子元件E并联接在电路中，且R₁＜R₂，改变电路两端电压U，通过每个电阻、电灯和特殊电子元件的电流也相应改变，根据实验数据绘出R₁、R₂、R_L和R_E的I一U（或U一I）图线，如图所示．

（1）图中OA表示的是R₁的电流与电压的图象；OD表示的是电灯R_L的电流与电压的图象（填“OA”“OB”“OC”或“OD”）
（2）若将定值电阻R₁与特殊电子元件E并联后接在电压为3V电路中，电路消耗的总功率是1.95W；
（3）若将定值电阻R₂与白炽灯L串联后，接在电压为3.5V的电路中，则电阻R₂在1分钟内产生的热量是22.5J．

Answer 1

分析 （1）从第一个图象中任找一组定值电阻R₁、R₂的电流和对应的电压，根据欧姆定律可知电压相同时，电流越大电阻越小，进一步根据R₁＜R₂确定OA代表的电阻；再根据灯泡的电阻随着电压的增大，功率增大，亮度增加，灯丝温度升高，因此电阻变大结合图象判断表示白炽灯的I-U图线；最后分析特殊电子元件E的电阻随电压的变化．
（2）根据定值电阻R₁与特殊电子元件E的I-U图线找到3V时对应的电流，再根据并联电路的电流特点求出总电流，最后根据P=UI求出此时电路消耗的总功率．
（3）根据串联电路各处的电流相等结合定值电阻R₂与白炽灯L的I-U图线，找到满足条件的电压，根据纯电阻电路Q=W=UIt求出电阻R₂在1分钟内产生的热量．

解答 解：（1）由第一幅图象可知，当两电阻两端的电压相同时，通过定值电阻A的电流比B大，由欧姆定律可知A的电阻小、B的电阻大；因R₁＜R₂，所以OA表示的是R₁的I-U图线；
由第二幅图象可知，电压增大，电流增大，但电流的变化量比电压的变化量大，根据欧姆定律可知OC表示的是电阻在减小；
从第三幅图象可知，电压增大，电流增大，但电压的变化量大于电流的变化量，根据欧姆定律可知OD表示的是电阻在变大；
因白炽灯的电阻会随温度的升高而变大（即白炽灯的电压变大，功率变大、温度升高），所以OD表示的是电灯R_L的I-U图线，则OC表示的是电子元件E的I-U图线．
（2）将定值电阻R₁与特殊电子元件E并联，读图可知，当电压为U=3V时，R₁中的电流为I₁=0.35A，电子元件中的电流为I_E=0.3A，
电路中的总电流为：I′=I₁+I_E=0.35A+0.3A=0.65A，
电路的总功率为：P_总=UI′=3V×0.65A=1.95W．

（3）将定值电阻R₂与白炽灯L串联，读图可知，当电流为I=0.15A时，灯泡两端的电压为U_L=1V，R₂两端的电压为U₂=2.5V，此时电路两端的电压为U=U_L+U₂=1V+2.5V=3.5V，符合题意；
则电阻R₂在1分钟内产生的热量：Q₂=W₂=U₂It=2.5V×0.15A×60s=22.5J．
故答案为：（1）OA；OD；（2）1.95；（3）22.5．

点评 本题综合考查了串并联电路的特点、欧姆定律和电功公式的应用；关键是抓住图象横纵坐标表示的物理量，结合欧姆定律进行分析，重点考查学生分析能力和知识综合运用能力；难点有二：一是结合灯泡的电阻与温度有关判断其I-U图线；二是结合串联电路各处的电流相等和总电压等于各分电压之和找出符合电源电压的电流值及灯泡、R₂两端的电压．