Question

9．某校興趣小組的同學(xué)利用圖（甲）所示電路進(jìn)行兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)：

次數(shù) 物理量	1	2	3
U/V	2.0	4.0	5.0
I/A	0.20	0.39	0.51

（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，實(shí)驗(yàn)小組得到如表中三組數(shù)據(jù)，則電阻R的阻值為多少（結(jié)果保留1位小數(shù)）．
（2）當(dāng)斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果繪制了電流和電壓的關(guān)系圖象（乙），當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V保持不變時(shí)，在50s時(shí)間內(nèi)，燈泡L消耗了多少電能？
（3）當(dāng)時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡L的功率為0.1W時(shí)，R的功率是多大？

Answer 1

分析 （1）由圖可知，當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，R與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，由表格可根據(jù)歐姆定律計(jì)算R阻值，然后取平均值；
（2）當(dāng)斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，L與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)L兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，由圖象得到燈泡電壓2.5V時(shí)的電流，由W=UIt計(jì)算燈泡消耗電能；
（3）當(dāng)時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂，R與L并聯(lián)再與變阻器串聯(lián)，根據(jù)P=UI判斷燈泡功率為0.1W時(shí)，燈泡電壓和電流，由此得到R電壓，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算R的功率．

解答 解：（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，R與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，由表格數(shù)據(jù)知，電阻R的阻值分別為：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.0V}{0.20A}$=10Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{4V}{0.39A}$≈10.3Ω，
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{5V}{0.51A}$≈9.8Ω，
所以電阻R的阻值為：R=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{10Ω+10.3Ω+9.8Ω}{3}$≈10.0Ω；
（2）當(dāng)斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，L與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)L兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
由圖象當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)電流I=0.4A，
則50s燈泡L消耗電能：W_L=U_LIt=2.5V×0.4A×50s=50J；
（3）當(dāng)時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂，R與L并聯(lián)再與變阻器串聯(lián)，
由圖象根據(jù)P=UI可知，當(dāng)燈泡L的功率為0.1W時(shí)，燈泡兩端的電壓為0.5V，通過(guò)的電流為0.2A，
根據(jù)并聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，U_R=U_L′=0.5V，
所以R的功率：
P_R=$\frac{{{U}_{R}}^{2}}{R}$=$\frac{（0.5V）^{2}}{10Ω}$=0.025W．
答：（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，電阻R的阻值為10.0Ω
（2）當(dāng)斷開開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V保持不變時(shí)，在50s時(shí)間內(nèi)，燈泡L消耗了50J電能；
（3）當(dāng)時(shí)閉合開關(guān)S₁和S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡L的功率為0.1W時(shí)，R的功率是0.025W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律應(yīng)用、電能和電功率的計(jì)算，正確識(shí)別電路是關(guān)鍵，還要能從圖象中獲取有用的數(shù)據(jù)．