8. 额定电压均为$6 V$的甲、乙两灯,其$I-U$图像如图所示。下列说法中正确的是(
D
)。

A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为$4:1$
C.甲、乙两灯并联接在电压为$2 V$的电源两端时,电阻之比为$3:2$
D.甲、乙两灯串联接在电压为$8 V$的电源两端时,实际功率之比为$1:3$
解析:
【分析】
本题需结合I-U图像,运用欧姆定律、电功率公式对每个选项逐一分析:
1. 分析电阻变化:I-U图像中,某点对应的电压与电流的比值为电阻,通过不同电压下的U/I值判断电阻随电压的变化趋势;
2. 额定功率计算:额定电压下的电流可从图像读出,利用$P=UI$计算额定功率,再求比值;
3. 并联时电阻比值:并联电压相等,从图像读出对应电流,用$R=\frac{U}{I}$计算电阻后求比值;
4. 串联时实际功率比值:串联电流相等,总电压为8V,需找到图像中电流相同且电压和为8V的点,再用$P=UI$(电流相同,功率比等于电压比)计算比值。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:由I-U图像可知,随着电压增大,电流增大,但电压与电流的比值(即电阻)逐渐增大,因此甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大,A错误;
选项B:额定电压为6V,从图像读出甲灯额定电流$I_{甲额}=0.6A$,乙灯额定电流$I_{乙额}=0.3A$。
根据$P=UI$,甲灯额定功率$P_{甲额}=U_{额}I_{甲额}=6V×0.6A=3.6W$,乙灯额定功率$P_{乙额}=U_{额}I_{乙额}=6V×0.3A=1.8W$,
则额定功率之比$\frac{P_{甲额}}{P_{乙额}}=\frac{3.6W}{1.8W}=\frac{2}{1}$,并非$4:1$,B错误;
选项C:两灯并联接在2V电源两端时,电压$U=2V$,从图像读出甲灯电流$I_{甲}=0.3A$,乙灯电流$I_{乙}=0.2A$。
根据$R=\frac{U}{I}$,甲灯电阻$R_{甲}=\frac{U}{I_{甲}}=\frac{2V}{0.3A}$,乙灯电阻$R_{乙}=\frac{U}{I_{乙}}=\frac{2V}{0.2A}$,
电阻之比$\frac{R_{甲}}{R_{乙}}=\frac{\frac{2V}{0.3A}}{\frac{2V}{0.2A}}=\frac{0.2A}{0.3A}=\frac{2}{3}$,并非$3:2$,C错误;
选项D:两灯串联时电流相等,总电压为8V,即$U_{甲}+U_{乙}=8V$。从图像可知,当电流$I=0.3A$时,$U_{甲}=2V$,$U_{乙}=6V$,满足$2V+6V=8V$。
根据$P=UI$,电流相同,实际功率之比$\frac{P_{甲}}{P_{乙}}=\frac{U_{甲}I}{U_{乙}I}=\frac{U_{甲}}{U_{乙}}=\frac{2V}{6V}=\frac{1}{3}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律;电功率计算;I-U图像分析
【点评】
本题考查I-U图像的应用,需结合欧姆定律、电功率公式,区分串并联电路的特点,从图像中提取关键数据进行分析计算,对图像信息的解读能力要求较高。
【难度系数】
0.6