Question

2．现有一个小灯泡L和一个定值电阻R，小灯泡的额定电压为4.0V，小灯泡和定值电阻的I-U 图象如图所示．求：
（1）电阻R的阻值．
（2）小灯泡L两端电压为3V 时消耗的电功率大约是多少？
（3）将定值电阻R 与小灯泡L 串联后接入电路，电路电流为0.6A，工作5min，电路总共消耗多少电能？

Answer 1

分析 （1）从图象中读出任意一组R的电流和电压值，根据欧姆定律求出电阻R的阻值；
（2）小灯泡L两端电压为3V时，根据图象读出通过L的电流，根据P=UI求出小灯泡消耗的电功率；
（3）将定值电阻R与小灯泡L串联后接入电路时通过它们的电流相等，根据图象读出灯泡两端的电压，根据欧姆定律求出R两端的电压，利用串联电路的电压特点求出电源的电压，利用W=UIt求出电路消耗的电能．

解答 解：（1）由图象可知，当U_R=4V时，I_R=0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（2）由图象可知，小灯泡L两端电压为3V时，通过L的电流约为0.7A，
则小灯泡消耗的电功率：
P_L=U_LI_L=3V×0.7A=2.1W；
（3）将定值电阻R与小灯泡L串联后接入电路时，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，通过电阻R与通过小灯泡的电流：
I=I_L′=I_R′=0.6A，
由图可知，灯泡两端的电压U_L=2V，
电阻R两端的电压：
U_R=I_RR=0.6A×10Ω=6V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U=U_L+U_R=2V+6V=8V，
电路总共消耗的电能：
W=UIt=8V×0.6A×5×60s=1440J．
答：（1）电阻R的阻值为10Ω；
（2）小灯泡L两端电压为3V 时消耗的电功率大约是2.1W；
（3）将定值电阻R与小灯泡L串联后接入电路，电路电流为0.6A，工作5min，电路总共消耗1440J的电能．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用，关键是根据图象读出有用的信息．