Question

4．如圖所示，燈泡L₁標(biāo)有“3V 3W”字樣，L₂標(biāo)有“3V 1W”字樣，電源電壓不變，不考慮燈絲電阻隨溫度的變化． 
（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，兩燈均正常發(fā)光，電流表示數(shù)為多大？
（2）若將兩表互換位置，開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，L₂的實(shí)際功率多大？
只閉合S₂時(shí)，L₂的實(shí)際功率多大？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，L₁、L₂并聯(lián)，電流表測通過L₁的電流，根據(jù)額定電壓下燈泡正常發(fā)光和并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電源的電壓，根據(jù)P=UI求出電流表的示數(shù)；
（2）若將兩表互換位置，開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，燈泡L₁被短路，電路為L₂的簡單電路，L₂的實(shí)際功率和額定功率相等；根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出兩燈泡的電阻，只閉合S₂時(shí)，L₁、L₂串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)P=I²R求出L₂的實(shí)際功率．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，L₁、L₂并聯(lián)，電流表測通過L₁的電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且兩燈均正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U=U₁=U₂=3V，
由P=UI可得，電流表的示數(shù)：
I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{3W}{3V}$=1A；
（2）若將兩表互換位置，開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，燈泡L₁被短路，電路為L₂的簡單電路，
則L₂兩端的電壓等于電源電壓3V，與L₂的額定電壓相等，
所以，此時(shí)L₂的實(shí)際功率和額定功率相等，即P_2實(shí)=P_2額=1W；
將兩表互換位置，只閉合S₂時(shí)，L₁、L₂串聯(lián)，
由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，兩燈泡的電阻分別為：
R₁=$\frac{{{U}_{1}}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（3V）^{2}}{3W}$=3Ω，R₂=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{（3V）^{2}}{1W}$=9Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{3V}{3Ω+9Ω}$=0.25A，
此時(shí)L₂的實(shí)際功率：
P_2實(shí)′=I²R₂=（0.25A）²×9Ω=0.5625W．
答：（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，電流表示數(shù)為1A；
（2）若將兩表互換位置，開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)L₂的實(shí)際功率為1W，只閉合S₂時(shí)L₂的實(shí)際功率0.5625W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分清開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵．