Question

20．某同学通过实验研究小灯光灯丝电阻随其两端电压的变化情况，实验时使用的是额定电压为2.5V的小灯泡，通过实验测出了若干组灯丝两端的电压和通过灯丝的电流，并根据实验数据画出了如图甲所示的图象．
（1）由图象可知，灯丝两端电压为2V时，通过灯丝的电流为0.2A，此时灯丝的电阻为10Ω
（2）在实验过程中，随着小灯泡两端电压的变大，小灯泡灯丝的电阻值变大（填“保持不变”“变小”或“变大”）
（3）将此灯泡接入图乙所示电路图中，闭合开关S后，通过小灯泡的电流为0.18A，再闭合开关S₁后，发现电流表示数变化了0.1A，则电阻R 的功率是0.16W，10s内电路消耗的电能是4.48J．

Answer 1

分析 （（1）从U-I图象可以得出电压为2V时，通过灯丝的电流，根据R=$\frac{U}{I}$求灯丝电阻；
（2）由图象找出当灯泡两端所加电压为0.6V、1V、2V时，通过灯丝的电流，求出电阻进行比较得出结论；
（3）甲图是小灯泡的电流随电压变化的图象，根据图象找到电流是0.18A时的电压，就是电源电压．再闭合开关S₁后，电流表示数变化了1A，说明定值电阻的电流是1A，根据P=UI计算定值电阻的功率；根据W=UIt求出消耗的电能．

解答 解：（1）从U-I图象可以得出电压为U=2V时，通过灯丝的电流I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$得，电压为2V时，灯丝的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{.02A}$=10Ω；
（2）由图象找出当灯泡两端所加电压为0.6V、1V、2V时，通过灯丝的电流分别为0.1A、0.14A、0.2A，分别求出电阻：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.6V}{0.1A}$=6Ω；R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1V}{0.14A}$≈7.12Ω；R₃=R=10Ω；
由此可见随着小灯泡两端电压的变大，小灯泡灯丝的电阻值变大；
（3）由图象知小灯泡在0.18A时的电压是1.6V，闭合开关S后，只有小灯泡接在电源上，所以电源电压是1.6V；
当在闭合开关S₁后，定值电阻和小灯泡是并联的，当定值电阻接入时，不会改变小灯泡的电压和电流，所以电流表增大的示数是定值电阻的电流，电流表示数变化了1A，说明定值电阻中的电流I_R=1A；
定值电阻和小灯泡是并联的，并联电路中，各支路两端的电压相等，所以定值电阻两端的电压是U_R=1.6V．
定值电阻的功率是：P=UI=0.16V×1A=0.16W；
电路中总电流I=0.18A+1A=1.18A；
电路中消耗的电能：W=UIt=1.6V×1.18A×10s=4.48J．
故答案为：（1）0.2；10；（2）变大；（3）0.16；4.48．

点评 从U-I图象可以得出的信息：知道一定电压下的通过导体电流，根据欧姆定律求导体电阻．