Question

3．科学兴趣小组同学设计了图甲进行实验探究，电源为可调电压的学生电源，小灯泡标有“6V  1.2W”字样，R₀为20Ω的定值电阻．科学兴趣小组根据记录的电流表和电压表示数变化，描绘出如图乙所示的U-I关系图．

（1）图中小灯泡与定值电阻R₀的连接方式是并联的．
（2）当电压表示数为2V时，通过小灯泡的电流是多少安？
（3）调节电源电压，当小灯泡正常发光时，定值电阻R₀消耗的电功率是多少瓦？

Answer 1

分析 （1）从甲图可知，小灯泡与电阻R₀并联．
（2）知道灯泡的额定电压和额定功率，可利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$计算出灯泡正常发光时的电阻，电压表测量的是电源电压，根据并联电路电压的特点可以知道各支路两端电压，应用欧姆定律求出通过小灯泡的电流．
（3）当小灯泡正常发光时，根据并联电路的电流特点根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算出R₀消耗的电功率．

解答 解：（1）从甲图可知，电流分别流入灯泡与电阻R₀，则小灯泡与电阻R₀并联，
（2）当电压表的示数为2V，即U₀₁=U_L1=U=2V，则通过定值电阻R₀的电流为I₀₁=$\frac{{U}_{01}}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
从乙图中可以看出，此时干路电流为I₁=0.4A，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：
此时通过灯泡的电流为I_L1=I-I₀₁=0.4A-0.1A=0.3A；
（3）当小灯泡正常发光时，根据并联电路的电压特点可知：U₀₂=U_额=6V，
所以，R₀消耗的电功率为：P₀₂=$\frac{{U}_{02}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{20Ω}$=1.8W．
答：（1）并．（2）当电压表示数为2V时，通过小灯泡的电流是0.3A；
（3）当小灯泡正常发光时，定值电阻R₀消耗的电功率是为1.8W．

点评 本题考查并联电路的特点和欧姆定律得应用，关键会根据电功率的计算公式计算电阻和实际功率，并且能够熟练应用欧姆定律．