Question

18．在《绘制小灯泡的伏安特性曲线》的试验中．

（1）小王同学根据实验测得的数据，描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图1（不是过原点的直线），请你解释形成的原因：随温度升高，小灯泡电阻增大
（2）若把3个这样完全相同的小灯泡串联后，接到6V的恒压电源后，求每个小灯泡的电阻R=7.7Ω，每个小灯泡上消耗的电功率P=0.52W
（3）若电源的电动势和内阻分别为E=1.5V、r=1.0Ω，保护电阻（与电源串联使用，防止电路中电流过大）为R=$\frac{2}{3}$Ω端，则将三个这样完全相同的小灯泡并联后，再接入电路，则三个小灯泡消耗的总功率为P_总=0.32W．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 本题（1）的关键是根据电阻的定义得出小灯泡的电阻应等于I-U图象上的点与原点连线的斜率倒数；题（2）根据小灯泡的I-U图象读出每个小灯泡两端电压随对应的电流即可；题（3）根据闭合电路欧姆定律写出通过每个小灯泡电流与灯泡两端电压的函数表达式，在表示小灯泡的I-U图象中再作出表示电源的I-U图象，读出两图线的交点坐标即可求解．

解答 解：（1）根据R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1}{\frac{I}{U}}$可知，I-U图象上的点与原点连线的斜率倒数等于电阻，由于图象上各点与原点连线的斜率逐渐减小，所以电阻逐渐增大，即出现图1曲线的原因是随温度升高，小灯泡电阻增大；
（2）每个小灯泡两端电压为U=2V，根据I-U图象可读出U=2V时对应的电流为I=0.26A，则对应的电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.26}Ω$≈7.7Ω；
每个小灯泡的功率为P=UI=2×0.26=0.52W；
（3）设通过每个小灯泡的电流为I，根据闭合电路欧姆定律应有E=U+3I（r+R），变形为I=-$\frac{1}{5}U+0.3$，此即为表示电源的I-U图象；
在表示小灯泡的I-U图象中同时作出表示电源的I-U图象，如图所示，读出两图线的交点坐标为U=0.6A，I=0.18A，所以每个小灯泡消耗的功率为P=UI=0.6×0.18W=0.108W，则三个小灯泡消耗的总功率为${P}_{总}^{\;}$=3P=0.32W（0.30～0.35均可以）

故答案为：（1）随温度升高，小灯泡电阻逐渐增大；（2）7.7，0.52；（3）0.32

点评 应明确：①在表示小灯泡的I-U图象中，小灯泡的电阻应等于图象上的点与原点连线斜率的倒数（表示图线切线的斜率倒数）；②在表示小灯泡的I-U图象中，同时作出表示电源的I-U图象，读出两图线的交点坐标即表示通过小灯泡的实际电流和电压值．