Question

（2012?徐州一模）定值電阻R₁、R₂和標有額定功率為“0.75W”字樣的白熾燈L和特殊電子元件E并聯接在電路中，且R₁＜R₂，改變電路兩端電壓U，通過每個電阻、電燈和特殊電子元件的電流也相應改變．根據實驗數據繪出R₁、R₂、R_L和R_E的I-U（或U-I）圖線，如圖所示．

（1）其中OA代表

R₁

的I-U圖線，OC代表

電子元件E

的U-I圖線，白熾燈的額定電壓是

2.5

V．
（2）若將定值電阻R₂與白熾燈L串聯后，接在電壓為3.5V的電路中，則燈泡的實際功率是多少？電阻R₂在5min內產生的熱量是多少？
（3）若將定值電阻R₁與特殊電子元件E并聯后接在電壓為3V的電路中，電路消耗的總功率是多少？

Answer 1

分析：（1）從第一個圖象中任找一組定值電阻R₁、R₂的電流和對應的電壓，根據歐姆定律求出兩電阻阻值的大小，
進一步根據R₁＜R₂確定OA代表的電阻；再根據燈泡的電阻隨著電壓的增大，功率增大，亮度增加，燈絲溫度升高，
因此電阻變大結合圖象判斷表示白熾燈的I-U圖線，再根據P=UI從圖象中找出額定功率對應的電壓．
（2）根據串聯電路各處的電流相等結合定值電阻R₂與白熾燈L的I-U圖線，找到滿足條件的電壓，再根據P=UI求出燈泡的實際功率，根據純電阻電路Q=W=UIt求出電阻R₂在5min內產生的熱量．
（3）根據定值電阻R₁與特殊電子元件E的I-U圖線找到3V時對應的電流，再根據并聯電路的電流特點求出總電流，最后根據P=UI求出此時電路消耗的總功率．

解答：解：（1）由第一幅圖象可知，當兩電阻兩端的電壓為U=4V時，對應的電流分別為I_A=0.45A，I_B=0.25A；
兩電阻的阻值為R_A=

U

I1

=

4V

0.45A

≈8.9Ω，R_B=

U

I2

=

4V

0.25A

=16Ω，因R₁＜R₂，所以OA代表R₁的I-U圖線；
由第二幅圖象可知，電壓增大，電流增大，但電流的變化量比電壓的變化量大，根據歐姆定律可知OC代表的電阻減小；
從第三幅圖象可知，電壓增大，電流增大，電壓的變化量大于電流的變化量，根據歐姆定律可知OD代表的電阻變大；
因白熾燈泡的電阻會隨兩端電壓的變大，功率變大，溫度升高而變大，所以OD代表白熾燈的I-U圖線，OC代表的是電子元件E的I-U圖線；從圖象中可知當燈泡兩端的電壓為2.5V時，電流為0.3A，此時燈泡的功率為0.75W．
故答案為：R₁；電子元件E；2.5V．
（2）查圖可知當電流為I=0.15A，燈泡兩端的電壓為U_L=1V，R₂兩端的電壓為U₂=2.5V時，電路兩端的電壓為3.5V；
所以燈泡的實際功率為P_L=U_LI=1V×0.15A=0.15W，
電阻R2在5min內產生的熱量為Q=W=U₂It=2.5V×0.15A×5×60s=112.5J．
答：燈泡的實際功率0.15W；電阻R₂在5min內產生的熱量是112.5J．
（3）查圖可知，當電壓為U=3V時，R₁中的電流為I₁=0.33A，電子元件中的電流為I_E=0.25A，
電路中的總電流為I′=I₁+I_E=0.33A+0.25A=0.58A，
電路的總功率為P_總=UI′=3V×0.58A=1.74W．
答：電路的總功率為1.74W．

點評：本題是圖象信息題，抓住圖象橫縱坐標表示的物理量，結合歐姆定律進行分析，重點考查學生分析能力和知識綜合運用能力，難點有二：一是結合燈泡的電阻與溫度有關判斷其I-U圖線；二是結合串聯電路各處的電流相等和總電壓等于各分電壓之和找出符合電源電壓的電流及燈泡、R₂兩端的電壓．