Question

今年的3月3日（星期六），盐城市召市民参加三月的每个周六晚上自愿关灯一小时，倡导节能减排行动，以共同应对全球的气候变化．响应号召3月31日（星期六）盐中初三的物理兴趣小组同学对灯泡设计了如图甲所示的电路图进行实验探究，电源为可调压直流学生电源，电压表量程为“0～15V”，电流表量程为“0～0.6A”，小灯泡标有“6V  1.2W”字样，R为20Ω的定值电阻．小组根据记录的电流表和电压表示数变化，描绘出U-I关系图，如图乙所示．则：
（1）假设全市有10万个家庭每周都响应号召，且每个家庭照明灯平均功率约为200W，那么盐城在今年三月每周关灯一小时活动中共可节约多少kw•h的电能？
（2）当电压表示数为2V时，电流表的示数为多少？
（3）调节电源电压，小灯泡与定值电阻R消耗的总功率为0.3W时，小灯泡的实际电功率为多少？

Answer

（1）由W=Pt可算出节约的电能．
（2）从甲图可知，小灯泡与电阻R并联，电压表测量的是电源电压，电流表测干路上的电流．从U-I关系图中，可知当电压表示数为2V时，电流表的示数．
（3）从乙图中读出电路消耗的功率为0.3W时，对应的电压表和电流表示数，进而可求出通过定值电阻的电流大小，根据并联电路的电流特点，进一步可求出通过灯泡的电流大小，然后根据P=UI计算出其实际功率．
【解析】
（1）家庭照明灯平均功率约为200W：
P=200W×100000=2×107W=2×104kW．
节约的电能：W=Pt=2×104kW×1h=20000kW•h．
答：共可节约20000kW•h的电能．
（2）从甲图可知，小灯泡与电阻R并联，
由图象可知：当电压表的示数为2V时，电流表的示数为0.4A．
答：电流表的示数为0.4A．
（3）当电路消耗的总功率为0.3W，从乙图中可以看出，电流表和电压表的示数为0.3A和1V；
此时通过定值电阻R的电流为：I′===0.05A，
通过灯泡的电流为：IL′=I-I′=0.3A-0.05A=0.25A，
∴灯泡的实际功率为：PL实=U′IL′=1V×0.25A=0.25W．
答：灯泡消耗的实际功率为0.25W．