Question

8．如圖所示，小燈泡L標(biāo)有“6V  3W”字樣，R₁=6Ω，R₂=3Ω，設(shè)燈絲的電阻不變，求：
（1）當(dāng)S₁斷開，S₂閉合時(shí)，燈泡L恰好正常發(fā)光，求電源電壓；
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)是多少？
（3）當(dāng)S₁、S₂都斷開時(shí)，電路中的總功率是多少？燈泡L在1分鐘內(nèi)消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)S₁斷開，S₂閉合時(shí)，電路中只有燈泡L連入；則電源電壓應(yīng)等于燈泡兩端的電壓，由燈泡的銘牌信息可知燈泡的額定電壓；
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，R₁與L并聯(lián)，由燈泡的銘牌信息利用功率公式可求得燈泡的額定電流，由歐姆定律可求得通過(guò)R₁的電流，則由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可求干路電流；
（3）當(dāng)S₁、S₂都斷開時(shí)，燈泡與R₂串聯(lián)，由功率公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可求得燈泡的電阻；然后求出串聯(lián)的總阻值，由歐姆定律可求出電路中的電流，則由功率公式P=UI求消耗的總功率；
利用W=I²Rt求出燈泡L在1分鐘內(nèi)消耗的電能．

解答 解：（1）當(dāng)S₁斷開，S₂閉合時(shí)，電路中只有燈泡L連入；此時(shí)燈泡正常發(fā)光，
則電源電壓U=U_額=6V；
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，R₁與L并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，
由P=UI得：通過(guò)燈泡的電流I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
由歐姆定律得：通過(guò)R₁的電流I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A，
由于并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，
所以，I=I_L+I₁=0.5A+1A=1.5A；
（3）當(dāng)S₁、S₂都斷開時(shí)，燈泡與R₂串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；
此時(shí)電路中的總阻值為R_總=R_L+R₂=12Ω+3Ω=15Ω；
I=$\frac{U}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{6V}{15Ω}$=0.4A，
則總功率P=UI=6V×0.4A=2.4W；
W_L=I²R_Lt=（0.4A）×12Ω×60s=115.2J．
答：（1）電源電壓為6V；
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)是1.5A；
（3）當(dāng)S₁、S₂都斷開時(shí)，電路中的總功率是2.4W，燈泡L在1分鐘內(nèi)消耗的電能是115.2J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律及功率公式的應(yīng)用，注意通過(guò)開關(guān)的通斷明確電路的結(jié)構(gòu)，同時(shí)應(yīng)明確燈泡正常發(fā)光即工作在額定狀態(tài)下．