某兴趣小组利用如图所示电路进行如下的实验研究。
(1)闭合S1,断开S2,调节电源电压,得到上表中三组数据。请根据表中的数据,计算电阻R的阻值。(计算结果保留1位小数)
(2)断开S1,闭合S2,调节电源电压进行有关测量。根据记录到灯泡L的电压和电流的数据绘制成电压和电流的关系图像(如下图所示)。由图像可知,当电压表示数为2V时,50s时间内,灯泡L消耗了多少电能?
(3)同时闭合S1和S2,调节电源电压,当灯泡L的功率为1W时,电阻R与灯泡L的总功率是多大?
解:(1)闭合S1,断开S2,电路中只有电阻R
根据欧姆定律有R=U/I
三次计算的电阻值分别为R1=10.0Ω,R2=10.3Ω,R3=9.8Ω
R=(R1+R2+R3)/3=(10.0Ω+10.3Ω+9.8Ω)/3=10.0Ω
(2)断开S1,闭合S2,电路中只有L
由图像可知,当电压表示数为2V时,对应的电流I=0.37A(0.36~0.38A均可)
则W=UIt=2V×0.37A×50s=37J (36J~38J均可)
(3)S1、S2闭合,电阻R与灯泡L并联
从图像可查出,当灯泡功率为1W时,灯泡两端电压U=2.5V,通过灯泡的电流I = 0.4A
因为电阻与灯泡并联时电压相等,所以PR=U2/R=(2.5V)2/10.0Ω=0.625W
总功率为P总=PR+P灯=1W+0.625W=1.625W