解:只閉合開關(guān)S時,等效電路圖如圖1所示;只閉合開關(guān)S、S
1時,等效電路圖如圖2所示;只閉合開關(guān)S、S
2時,等效電路圖如圖3所示;所有開關(guān)都閉合時,等效電路圖如圖4所示;
(1)
=
:
=
=
,
=
:(
+
)=
×
∵
=
,
=
∴
=
-----①.
(2)因為電源電壓U保持不變,則:
=
:
=
∵
=
,
∴
=
----②.
由①②聯(lián)立得:R
1:R
2:R
L=2:3:1
=
:
=
=
=
,
I
1=
I
2=
×0.4A=0.2A.
(3)由圖乙可知,I
1=0.2A時,小燈泡L兩端的電壓U
L=1V,此時燈泡的電阻:R
L=
=
=5Ω;
∵R
1:R
2:R
L=2:3:1,
∴R
1=10Ω,R
2=15Ω,
電源電壓U=I
1(R
1+R
L+R
2)=0.2A×(10Ω+5Ω+15Ω)=6V;
因為所有開關(guān)都閉合時,小燈泡L正常發(fā)光,此時小燈泡L兩端電壓等于電源電壓.
由圖乙可知,小燈泡L兩端的電壓U=6V時,通過小燈泡L的電流I=0.5A,則小燈泡L的額定功率P
L=UI=6V×0.5A=3W.
答:(1)定值電阻R
1與R
2的阻值之比為2:3;
(2)電流表的示數(shù)I
1為0.2A;
(3)小燈泡L的額定功率P
L為3W.
分析:先畫出四種情況的等效電路圖:
(1)用電壓、電阻R
1與R
2分別表示出I
1與I
3、P
1與P的比值,化簡可知定值電阻R
1與R
2的阻值之比,即關(guān)系式①;
(2)用電阻表示出I
1與I
3的比值,即關(guān)系式②,然后聯(lián)立關(guān)系式①②求出R
1:R
2:R
L的值,再求出I
1與I
2的比值,將I
2帶入即可求出電流表的示數(shù)I
1;
(3)由圖乙讀出,I
1=0.2A時,小燈泡L兩端的電壓,并求出電源電壓,然后再根據(jù)圖乙讀出燈泡正常發(fā)光時對于的電流,最后直接根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率.
點評:本題考查了學(xué)生對串、并聯(lián)電路的判斷,串聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,難度較大.