Question

4．如圖所示，燈L標(biāo)有“6V  3W”字樣，電源電壓恒為6V，定值電阻R=6Ω，設(shè)燈L的阻值不隨溫度變化而變化．求
（1）燈L正常發(fā)光時(shí)的電阻是多少？
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，電阻R在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）要使整個(gè)電路消耗的電功率最�。ㄇ译娐冯娏鞑粸�0），各開關(guān)的合閉情況應(yīng)如何？此時(shí)的最小電功率為多少？

Answer 1

分析 （1）利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可以求解燈正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，燈和R并聯(lián)，利用I=$\frac{U}{R}$和Q=I²Rt求出產(chǎn)生的熱量；
（3）當(dāng)斷開S₁、S₃，閉合S₂時(shí)，燈L與電阻R串聯(lián)，整個(gè)電路消耗的電功率最��；利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$結(jié)合歐姆定律求出最小電功率．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得燈正常發(fā)光時(shí)的電阻：R=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當(dāng)閉合S₁、S₃時(shí)，燈L與電阻R并聯(lián)接在電源兩端，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A
Q=I²Rt=（1A）²×6Ω×60s=360J；
（3）當(dāng)斷開S₁、S₃，閉合S₂時(shí)，燈L與電阻R串聯(lián)，整個(gè)電路消耗的電功率最��；
R_總=R_L+R=12Ω+6Ω=18Ω
I_min=$\frac{U}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{6V}{18Ω}$=$\frac{1}{3}$A
P_min=UI_min=6V×$\frac{1}{3}$A=2W．
答：（1）燈L正常發(fā)光時(shí)的電阻是12Ω；
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，電阻R在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是360J；
（3）要使整個(gè)電路消耗的電功率最�。ㄇ译娐冯娏鞑粸�0），斷開S₁、S₃，閉合S₂時(shí)，燈L與電阻R串聯(lián)；此時(shí)的最小電功率為2W．

點(diǎn)評(píng) 該題主要考查學(xué)生對(duì)于電功率、電熱和電路狀態(tài)的理解和掌握，屬于中考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)．