Question

某興趣小組利用圖甲所示電路進行如下的實驗研究．
（1）閉合S₁，斷開S₂，調節(jié)電源電壓，得到表中三組數據．請根據實驗測得的數據（如表），計算電阻R的平均阻值．

次數 物理量	1	2	3
U/V	2.0	4.0	5.0
I/A	0.20	0.38	0.52

（2）斷開S₁，閉合S₂，調節(jié)電源電壓進行有關測量，根據測得的燈泡L的電壓和電流的數據繪制出電壓和電流的關系圖象（如圖乙所示）．已知燈泡的額定電壓為2.5V，那么，燈泡正常發(fā)光時的電功率有多大？
（3）若同時閉合S₁和S₂，調節(jié)電源電壓，當燈泡L正常發(fā)光時，電阻R的功率又是多少？

Answer 1

解：（1）閉合S₁，斷開S₂，等效電路圖如圖所示：

根據歐姆定律可知，
電阻R₁==10.0Ω，R₂=≈10.5Ω，R₃=≈9.6Ω，
所以R===10.0Ω．
（2）斷開S₁，閉合S₂，等效電路圖如圖所示：

燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L=2.5V，由圖象可知通過燈泡的電流I_L=0.4A，
所以，燈泡正常發(fā)光時的電功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W．
（3）同時閉合S₁和S₂時，R與L并聯，等效電路圖如圖所示：

所以燈泡L正常發(fā)光時電阻R兩端的電壓U_R=2.5V，
電阻R的功率P_R===0.625W．
答：（1）電阻R的平均阻值為10.0Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電功率為1W；
（3）同時閉合S₁和S₂，當燈泡L正常發(fā)光時，電阻R的功率為0.625W．
分析：（1）閉合S₁，斷開S₂，電路中只有電阻R工作，電壓表測量R兩端的電壓，電流表測量電路總電流，根據歐姆定律可求R的阻值，求出后求其平均值．
（2）斷開S₁，閉合S₂時，電路中只有燈泡L工作，電壓表測量L兩端的電壓，電流表測量電路總電流，根據圖象讀出燈泡正常工作（2.5V）時對應的電流，根據P=UI求出燈泡正常發(fā)光時的電功率．
（3）同時閉合S₁和S₂時，R與L并聯，根據并聯電路的電壓特點可知，當燈泡L正常發(fā)光時電阻R兩端的電壓，根據P=求出電阻R的功率．
點評：本題考查電阻、電功率等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是根據圖象得出數據解決問題，還考查了減小誤差的方法，多次測量求平均值．