Question

某兴趣小组利用图甲所示电路进行如下的实验研究．
（1）闭合S₁，断开S₂，调节电源电压，得到表中三组数据．请根据实验测得的数据（如表），计算电阻R的平均阻值．

次数 物理量	1	2	3
U/V	2.0	4.0	5.0
I/A	0.20	0.38	0.52

（2）断开S₁，闭合S₂，调节电源电压进行有关测量，根据测得的灯泡L的电压和电流的数据绘制出电压和电流的关系图象（如图乙所示）．已知灯泡的额定电压为2.5V，那么，灯泡正常发光时的电功率有多大？
（3）若同时闭合S₁和S₂，调节电源电压，当灯泡L正常发光时，电阻R的功率又是多少？

Answer 1

解：（1）闭合S₁，断开S₂，等效电路图如图所示：

根据欧姆定律可知，
电阻R₁==10.0Ω，R₂=≈10.5Ω，R₃=≈9.6Ω，
所以R===10.0Ω．
（2）断开S₁，闭合S₂，等效电路图如图所示：

灯泡正常发光时的电压U_L=2.5V，由图象可知通过灯泡的电流I_L=0.4A，
所以，灯泡正常发光时的电功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W．
（3）同时闭合S₁和S₂时，R与L并联，等效电路图如图所示：

所以灯泡L正常发光时电阻R两端的电压U_R=2.5V，
电阻R的功率P_R===0.625W．
答：（1）电阻R的平均阻值为10.0Ω；
（2）灯泡正常发光时的电功率为1W；
（3）同时闭合S₁和S₂，当灯泡L正常发光时，电阻R的功率为0.625W．
分析：（1）闭合S₁，断开S₂，电路中只有电阻R工作，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路总电流，根据欧姆定律可求R的阻值，求出后求其平均值．
（2）断开S₁，闭合S₂时，电路中只有灯泡L工作，电压表测量L两端的电压，电流表测量电路总电流，根据图象读出灯泡正常工作（2.5V）时对应的电流，根据P=UI求出灯泡正常发光时的电功率．
（3）同时闭合S₁和S₂时，R与L并联，根据并联电路的电压特点可知，当灯泡L正常发光时电阻R两端的电压，根据P=求出电阻R的功率．
点评：本题考查电阻、电功率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是根据图象得出数据解决问题，还考查了减小误差的方法，多次测量求平均值．