Question

在一次物理课外科技活动中，老师为活动小组的同学们提供了一个新型的电子器件，只知道该新型电子器件两端的电压与通过电流的比值不是一个定值．老师要求活动小组的同学用如图甲所示的电路，探究通过新型电子器件的电流I与可控电源的电压U的关系．已知可控电源的电压在0与220V间可调，定值电阻R=20Ω．同学们在老师的指导下得到了如图乙所示的图象，则：
（1）可控电源电压在80V时，电子器件的电阻是多少？
（2）当电源电压U=110V时，新型电子器件的电功率和电源的输出功率．

Answer 1

解：（1）由图乙所示图象可知，当U=80V时I=1A，
∵I=，
∴定值电阻两端电压：
U₁=IR₁=1A×20Ω=20V，
电子元件两端电压U_电子元件=U-U₁=80V-20V=60V，
∵I=，
∴电子元件电阻：
R_电子元件===60Ω．
（2）由图象可知，当U′=110V时，电路中的电流为I′=1A，
∵I=，
∴定值电阻两端电压：U′=I′R=1×20V=20V，
电子元件两端的电压：U_电子元件′=U-U′=110V-20V=90V，
新型电子器件的电功率：P_电子元件=U₂I′=90V×1A=90W；
电源的输出功率：P=U′I′=110V×1A=110W．
答：（1）可控电源电压在80V时，电子器件的电阻是60Ω．
（2）当电源电压U=110V时，新型电子器件的电功率是90W，电源的输出功率是110W．
分析：（1）由图乙所示图象求出电压是80V时的电路电流，由欧姆定律求出定值电阻R两端电压，由串联电路特点求出电子器件两端电压，最后由欧姆定律求出电子器件的电阻．
（2）由图乙所示图象求出电源电压是110V时的电流电流，由欧姆定律求出定值电阻两端电压，由串联电路特点求出电子器件两端的电压，由P=UI求出电阻器件的电功率；由P=UI求出电源的输出功率．
点评：本题是一道数形结合的题目，通过图象可获得一些已知条件，再利用欧姆定律及串联电路的特点求解．