Question

12．如圖甲所示是一個由特殊材料制作的小燈泡的伏安特性曲線．小燈泡上標有“3.0V，0.25A”．
（1）若把兩個這樣的小燈泡串聯(lián)后，接到U=3.0V的恒壓電源兩端后，求每個小燈泡的電阻和小燈泡上消耗的電動率．
（2）若將兩個小燈泡與一個電阻器R=14.0Ω接在一個電源電動勢為E=3.0V，內阻為r=1.0Ω的電源上，如圖乙，求閉合開關，電路穩(wěn)定后，一個小燈泡的電阻和電功率．

Answer 1

分析 （1）先確定燈泡的電壓，再由圖可知其電流，從而由P=UI可求得功率．
（2）由全電路歐姆定律可求得兩燈的電壓與電流的關系式，再畫出其U-I圖象，其與燈泡的伏安曲線的交點為工作狀態(tài)，則可求得答案．

解答 解：（1）兩燈泡串聯(lián)在3V的電源的兩端后，每個燈泡的電電壓為1.5V，由圖可知其電流為I=0.2A 則其電阻值為R=$\frac{U}{I}=\frac{1.5}{0.2}=7.5Ω$，
功率為P=UI=1.5×0.2=0.3W
（2）兩個燈泡與電阻R串聯(lián)再接上電源后，
   由閉合電路歐姆定律：E=2U+I（R+r）
     變形得：I=$\frac{E-U}{R+r}$=$\frac{3-U}{14+1}=0.2-\frac{U}{15}$
   據(jù)上式畫出I-U的圖象，與燈泡的伏安曲線的交點即為此時的工作狀態(tài)：U′=0.5V    I′=0.13A
  則此時小燈泡的電阻${R}_{L}^{′}=\frac{U′}{I′}=\frac{0.5}{0.13}=3.85Ω$
             功 率：${P}_{L}^{′}=U′I′$=0.5×0.13=0.065W
答：（1）每個小燈泡的電阻為7.5Ω，小燈泡上消耗的電動率為0.3W．
（2）閉合開關，電路穩(wěn)定后，一個小燈泡的電阻為3.85，電功率0.065W．

點評 本題考查了求電流、求燈泡電阻，分析清楚圖示圖象，由圖象求出電壓對應的電流、應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．