Question

某興趣小組利用圖甲所示電路進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)研究．
（1）閉合S₁，斷開S₂，調(diào)節(jié)電源電壓，得到表中三組數(shù)據(jù)．請根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)（如表），計(jì)算電阻R的平均阻值．

次數(shù) 物理量	1	2	3
U/V	2.0	4.0	5.0
I/A	0.20	0.38	0.52

（2）斷開S₁，閉合S₂，調(diào)節(jié)電源電壓進(jìn)行有關(guān)測量，根據(jù)測得的燈泡L的電壓和電流的數(shù)據(jù)繪制出電壓和電流的關(guān)系圖象（如圖乙所示）．已知燈泡的額定電壓為2.5V，那么，燈泡正常發(fā)光時的電功率有多大？
（3）若同時閉合S₁和S₂，調(diào)節(jié)電源電壓，當(dāng)燈泡L正常發(fā)光時，電阻R的功率又是多少？

Answer 1

解：（1）閉合S₁，斷開S₂，等效電路圖如圖所示：

根據(jù)歐姆定律可知，
電阻R₁==10.0Ω，R₂=≈10.5Ω，R₃=≈9.6Ω，
所以R===10.0Ω．
（2）斷開S₁，閉合S₂，等效電路圖如圖所示：

燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L=2.5V，由圖象可知通過燈泡的電流I_L=0.4A，
所以，燈泡正常發(fā)光時的電功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W．
（3）同時閉合S₁和S₂時，R與L并聯(lián)，等效電路圖如圖所示：

所以燈泡L正常發(fā)光時電阻R兩端的電壓U_R=2.5V，
電阻R的功率P_R===0.625W．
答：（1）電阻R的平均阻值為10.0Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電功率為1W；
（3）同時閉合S₁和S₂，當(dāng)燈泡L正常發(fā)光時，電阻R的功率為0.625W．
分析：（1）閉合S₁，斷開S₂，電路中只有電阻R工作，電壓表測量R兩端的電壓，電流表測量電路總電流，根據(jù)歐姆定律可求R的阻值，求出后求其平均值．
（2）斷開S₁，閉合S₂時，電路中只有燈泡L工作，電壓表測量L兩端的電壓，電流表測量電路總電流，根據(jù)圖象讀出燈泡正常工作（2.5V）時對應(yīng)的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡正常發(fā)光時的電功率．
（3）同時閉合S₁和S₂時，R與L并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，當(dāng)燈泡L正常發(fā)光時電阻R兩端的電壓，根據(jù)P=求出電阻R的功率．
點(diǎn)評：本題考查電阻、電功率等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是根據(jù)圖象得出數(shù)據(jù)解決問題，還考查了減小誤差的方法，多次測量求平均值．