如图所示的电路中.电源为可调压直流学生电源.电压表量程为“0-15V .电流表量程为“0-0.6A .小灯泡标有“6V1.2W 字样.R0为20Ω的定值电阻．图一是小明同学在一次实验中得到的电流表和电压表数变化关系的图象．求:(1)灯泡正常发光时的电阻,(2)当电压表示数为3V时.电阻R0在50s内消耗的电能,(3)调节电源电压.小灯泡与定值电阻R0消耗的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．如图所示的电路中，电源为可调压直流学生电源，电压表量程为“0～15V”，电流表量程为“0～0.6A”，小灯泡标有“6V1.2W”字样，R₀为20Ω的定值电阻．图一是小明同学在一次实验中得到的电流表和电压表数变化关系的图象．求：

（1）灯泡正常发光时的电阻；
（2）当电压表示数为3V时，电阻R₀在50s内消耗的电能；
（3）调节电源电压，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多大？
（4）如果电压表的读数是准确的，试分析小明同学的实验数据，指出该实验存在误差的原因；并求出电压表读数为2V时，小灯泡的实际功率的真实值．

分析由甲电路图可知，R₀与灯泡L并联，电流表测干路电流，电压表测电源的电压．
（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡正常发光时的电阻；
（2）当电压表示数为3V时，根据并联电路的电压特点和W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出电阻R₀在50s内消耗的电能；
（3）调节电源电压，小灯泡与定值电阻R₀消耗的总功率为0.8W时，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电源电压，根据欧姆定律求出通过R₀的电流，根据图象读出干路电流，利用并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡的实际电功率；
（4）灯泡的电阻与温度有关，据此分析造成误差的原因，根据欧姆定律求出通过R₀的电流，根据图象读出干路电流，利用并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡的实际电功率．

解答解：由甲电路图可知，R₀与灯泡L并联，电流表测干路电流，电压表测电源的电压．
（1）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{1.2W}$=30Ω；
（2）当电压表示数为3V时，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电阻R₀在50s内消耗的电能：
W₀=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（3V）^{2}}{20Ω}$×50s=22.5J；
（3）调节电源电压，小灯泡与定值电阻R₀消耗的总功率为0.8W时，
电源的电压：
U′=$\sqrt{{P}_{0}{R}_{0}}$=$\sqrt{0.8W×20Ω}$=4V，
通过R₀的电流：
I₀=$\frac{U′}{{R}_{0}}$=$\frac{4V}{20Ω}$=0.2A，
由图乙可知，干路电流约为0.455A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过灯泡的电流：
I_L=I-I₀=0.455A-0.2A=0.255A，
小灯泡的实际电功率：
P_L=U′I_L=4V×0.255A=1.02W；
（4）灯泡的电阻与温度有关，不同电压下通过灯泡的电流不同，实际功率不同，灯丝的电阻不同，会造成电流表的读数存在误差，计算通过灯泡的电流不准确，从而导致灯泡的实际功率计算不准确；
电压表读数为2V时，由图象可知干路电流为0.4A，
此时通过R₀的电流：
I₀′=$\frac{U″}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
通过灯泡的电流：
I_L′=I′-I₀′=0.4A-0.1A=0.3A，
小灯泡的实际电功率：
P_L′=U″I_L′=2V×0.3A=0.6W．
答：（1）灯泡正常发光对的电阻为30Ω；
（2）当电压表示数为3V时，电阻R₀在50s内消耗的电能为22.5J；
（3）调节电源电压，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为1.02W；
（4）灯泡的电阻与温度有关，不同电压下通过灯泡的电流不同，实际功率不同，灯丝的电阻不同，会造成电流表的读数存在误差，计算通过灯泡的电流不准确，从而导致灯泡的实际功率计算不准确；电压表读数为2V时，小灯泡的实际功率的真实值为0.6W．