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7.现有一个电阻R1,其阻值会随温度变化.小明用图甲所示电路对其进行测量,其中R2为定值电阻,电源电压可以调节,小明根据测量数据绘出R1的I-U图象如图乙所示,求:
(1)R1的阻值随温度的升高而增大还是随温度升高而减小?(不用写分析判断过程)
(2)R1两端的电压为1.5V时,其消耗的电功率是多少W?
(3)当电源电压U为3.5V时,电流表的读数为0.20A,则定值电阻R2的阻值是多少?
(4)当电源电压调到某一适当值时,R1与R2消耗的电功率相等,则此时电源电压为多少?

分析 (1)由图线可知R1的阻值是变化的,由P=UI可知灯泡的电流和电压增大时实际增大,灯泡的温度升高,由图线可知电流的变化量△I小于电压的变化量△U,根据R=$\frac{△U}{△I}$可知R1的阻值随温度的升高而增大;
(2)根据图象读出R1两端的电压为1.5V时对应的电流,根据P=UI求出其消耗的电功率;
(3)根据图乙读出电流表的示数为0.20A时R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,利用欧姆定律求出定值电阻R2的阻值;
(4)根据串联电路的电流特点和P=I2R可知R1与R2消耗的电功率相等时它们阻值之间的关系,根据图象读出符合条件的电压和电流,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电源的电压.

解答 解:(1)经分析可知,R1阻值随温度升高而增大;
(2)由乙图可得,当U1=1.5V时,I1=0.18A,则R1消耗的电功率:
P1=U1I1=1.5V×0.18A=0.27W;
(3)由乙图可得,当电流表的示数I=0.20A时,R1两端的电压U1′=2.5V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R2两端的电压:
U2=U-U1′=3.5V-2.5V=1V,
由I=$\frac{U}{R}$可得,定值电阻R2的阻值:
R2=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{1V}{0.20A}$=5Ω;
(4)因串联电路中各处的电流相等,
由P=I2R可知,R1与R2消耗的电功率相等时它们阻值它们的阻值相等,即R1=R2=5Ω,
由图乙可知,当U1″=0.5V,I″=0.1A时符合,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压:
U′=I″(R1+R2)=0.1A×(5Ω+5Ω)=1V.
答:(1)R1的阻值随温度的升高而增大;
(2)R1两端的电压为1.5V时,其消耗的电功率是0.27W;
(3)定值电阻R2的阻值是5Ω;
(4)当电源电压调到某一适当值时,R1与R2消耗的电功率相等,则此时电源电压为1V.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是电功率相等得出R1与R2的阻值相等并根据图乙得出符合的电流、电压值.

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