Question

今年的3月3日（星期六），鹽城市召市民參加三月的每個周六晚上自愿關燈一小時，倡導節(jié)能減排行動，以共同應對全球的氣候變化．響應號召3月31日（星期六）鹽中初三的物理興趣小組同學對燈泡設計了如圖甲所示的電路圖進行實驗探究，電源為可調壓直流學生電源，電壓表量程為“0～15V”，電流表量程為“0～0.6A”，小燈泡標有“6V 1.2W”字樣，R₀為20Ω的定值電阻．小組根據(jù)記錄的電流表和電壓表示數(shù)變化，描繪出U-I關系圖，如圖乙所示．則：
（1）假設全市有10萬個家庭每周都響應號召，且每個家庭照明燈平均功率約為200W，那么鹽城在今年三月每周關燈一小時活動中共可節(jié)約多少kw?h的電能？
（2）當電壓表示數(shù)為2V時，電流表的示數(shù)為多少？
（3）調節(jié)電源電壓，小燈泡與定值電阻R₀消耗的總功率為0.3W時，小燈泡的實際電功率為多少？

Answer 1

解：（1）家庭照明燈平均功率約為200W：
P=200W×100000=2×10⁷W=2×10⁴kW．
節(jié)約的電能：W=Pt=2×10⁴kW×1h=20000kW?h．
答：共可節(jié)約20000kW?h的電能．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R₀并聯(lián)，
由圖象可知：當電壓表的示數(shù)為2V時，電流表的示數(shù)為0.4A．
答：電流表的示數(shù)為0.4A．
（3）當電路消耗的總功率為0.3W，從乙圖中可以看出，電流表和電壓表的示數(shù)為0.3A和1V；
此時通過定值電阻R₀的電流為：I₀′===0.05A，
通過燈泡的電流為：I_L′=I-I₀′=0.3A-0.05A=0.25A，
∴燈泡的實際功率為：P_L實=U′I_L′=1V×0.25A=0.25W．
答：燈泡消耗的實際功率為0.25W．
分析：（1）由W=Pt可算出節(jié)約的電能．
（2）從甲圖可知，小燈泡與電阻R₀并聯(lián)，電壓表測量的是電源電壓，電流表測干路上的電流．從U-I關系圖中，可知當電壓表示數(shù)為2V時，電流表的示數(shù)．
（3）從乙圖中讀出電路消耗的功率為0.3W時，對應的電壓表和電流表示數(shù)，進而可求出通過定值電阻的電流大小，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點，進一步可求出通過燈泡的電流大小，然后根據(jù)P=UI計算出其實際功率．
點評：知道并聯(lián)電路的特點，會根據(jù)電功率的計算公式計算電阻和實際功率，并且能夠熟練應用歐姆定律．
要注意的是，在（3）題中，若直接根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電阻進行計算，就忽略掉了溫度對于燈絲阻值的影響，這樣的解法是不正確的．