现有一个电阻元件Z，用图甲电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压U可调，实验中电源电压U从0V开始逐渐增大，测出通过Z的电流与它两端的电压，并绘出Z的I-U图象如图乙所示，请

Question

现有一个电阻元件Z，用图甲电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压U可调，实验中电源电压U从0V开始逐渐增大，测出通过Z的电流与它两端的电压，并绘出Z的I-U图象如图乙所示，请根据图线解决下列问题：

（1）当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率是多少；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时电源电压．

Answer 1

（1）根据图乙可知，当Z两端电压为1.5V时，通过的电流为0.18A，则Z消耗的电功率：P=UI=1.5V×0.18A=0.27W．
（2）电流表的读数为0.20A，从图象可知，当Z两端电压U_Z=2.5V．
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R两端电压：U_R=U-U_Z=3.5V-2.5V=1.0V，
定值电阻R的阻值为R=(UR)/(I)=(1.0V)/(0.20A)=5Ω．
（3）∵R与Z串联，
∴I_Z=I_R，
∵P_R=P_Z，P=IR²，
∴R_R=R_Z，
由图象可知：I_Z=0.1A，U_Z=0.5V时，R=(UZ)/(RZ)=5Ω=R_R，
故电源电压：U=U_R+U_Z=IR+U_R=0.1A×5Ω+0.5V=1.0V．
答：（1）当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率是0.27W；
（2）定值电阻R的阻值为5Ω；
（3）当元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等时电源电压为1.0V．