Question

20．如图所示是某规格的小灯泡L和定值电阻R的U-I图象．
（1）图中表示小灯泡U-I图象的是②（填序号）；
（2）若它们串联、并联时总电阻的值分别为R_串和R_并，请在对应的图上坐标区域内画出它们的U-I图象（R_串、R_并的U-I图象分别用③和④表示）；
（3）当它们分别以串联和并联两种方式接在同一稳压电源（已知电源电压不高于10V）两端时，从电源流出的电流变化了0.45A，求该稳压电源的电压及并联电路消耗的总功率．

Answer 1

分析 （1）灯丝的电阻随温度而变化，据此分析解答；
（2）先描点再画图，比如画串联时，电流是0.1A时，可以从图中已知曲线看出电压分别是2V和1.5V，所以串联总电压就应该是3.5．电流是0.3时，从图看出电压分别是4V和6V，所以总电压是10V．同样的方法把每个电流对应的点描出．并联电压相同，电流相加；
（3）根据图象③④比较分析，在电源电压不高于10V时，电源电流变化找出电源电压，确定并联时干路电流，利用P=UI求出电功率．

解答 解：（1）由于小灯泡灯丝的电阻随着温度变化而变化，因此其电流与其电压不成正比，故而图中曲线②应该是小灯泡的U-I图象；
（2）先描点再画图：当灯和电阻串联时，电流是0.1A时，可以从图中已知曲线看出电压分别是2V和1.5V，所以串联总电压就应该是3.5V；电流是0.2A时，从图看出电压分别是2.6V和4V，所以总电压是6.6V；电流是0.3A时，从图看出电压分别是4V和6V，所以总电压是10V，R_串的U-I图象如图③所示；
当灯和电阻并联时，电压是2V时，可以从图中已知曲线看出电流分别是0.1A和0.15A，所以并联总电流就应该是0.25A；电压是4V时，可以从图中已知曲线看出电压分别是0.2A和0.3A，所以并联总电流就应该是0.5A；
电压是6V时，可以从图中已知曲线看出电压分别是0.3A和0.38A，所以并联总电流就应该是0.68A；电压是8V时，可以从图中已知曲线看出电压分别是0.4A和0.46A，所以并联总电流就应该是0.86A；电压是10V时，可以从图中已知曲线看出电压分别是0.5A和0.5A，所以并联总电流就应该是1A；R_并的U-I图象如图④所示；
（3）比较图象③和④可知，电压相同且不高于10V时，I_并-I_串=0.45A，仅有一种情况，即U=5V，
此时I_并=0.6A，并联时电路消耗的总功率为P_并=U_并I_并=5V×0.6A=3W．
答：（1）②；
（2）如下图；
（3）该稳压电源的电压5V；并联电路消耗的总功率3W．

点评 此题主要考查学生对于欧姆定律的理解和掌握，解题中注意灯丝的电阻随温度变化而变化．