Question

小明家的手电筒中两节干电池已经用了较长时间，小灯泡只能发出微弱的光，他把两节干电池取出，用电压表直接接在两节干电池的两端，电压表示数接近3V，哪为什么不亮呢？他查阅资料后发现电池内部也是有电阻的，同时还用实验得到了小灯泡灯丝电阻的U-I图线（如图所示）
（1）如果他将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电压为1.5V，内电阻为1.5Ω，定值电阻R=18Ω，则接入______（填“甲”或“乙”）电路时，小灯泡较亮些．
（2）在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为______W．

Answer 1

解：（1）甲电路中，因电源电压为1.5V，如这个电压全加在灯泡上，则由灯泡灯丝电阻的U-I图线可知灯泡的电流值0.25A，此时的灯泡阻值为：R_L===6Ω，而实际上，由于电池由内阻，相当于一个1.5Ω的电阻与灯泡串联，则灯泡两端的电压小于1.5V，由U-I图线可知，灯泡的电阻值会小于6Ω，所以甲电路中的电流I_甲＞==0.2A；
乙电路中，因电源电压为4.5V，如这个电压全加在定值电阻和电池的内阻上，则电路中的电流I₂===0.2A；而实际上，由于电池的内阻、定值电阻和灯泡是串联，电路中的总电阻值会变大，则乙电路中的实际电流I_乙会小于I₂；
由此分析可知，甲电路上灯泡中的电流会比乙电路上灯泡中的电流大，所以小灯泡较亮些．
（2）在电路乙中，实际上电池的内阻、定值电阻和灯泡是串联，由U-I图线可知，灯泡的电流为0.2A时，灯泡两端的电压会大于1V，此时灯泡的电阻值一定小于6Ω，与电池的内阻与定值电阻的阻值之和相比较，根据串联电路的分压特点可知，灯泡两端的电压一定小于0.5V，由U-I图线可知，灯泡的电阻值约为5Ω，
则灯泡的功率P_L=I²R_L=（）²R_L=（）²×5Ω=0.134W．
故答案为：（1）甲；（2）0.134．
分析：（1）比较“甲”或“乙”电路中灯泡的实际电流的可能值，即可知道灯泡的亮度．
（2）分析得出灯泡在乙电路图中的电流大约值，确定灯泡阻值的大约值，然后根据欧姆定律和串联电路的电阻特点计算出电路中的实际电流值，即可利用功率公式P=IR求出灯泡的功率．
点评：本题考查欧姆定律的应用、串联电路的特点和功率的计算，但必须知道：灯泡电阻值随电流的增大会减小．由此根据电路的电阻变化趋势来判断电路中电流的变化趋势，从而根据电流的大小判断同一个灯泡亮度的变化；对乙图中灯泡的实际功率，学生必须先根据串联电路的电压特点和电阻值的大约值，判断出灯泡两端的电压值的大体范围，然后确定出灯泡的电阻值的实际值．根据这个电阻值即可求出灯泡的功率．