Question

如圖所示電路，電源電壓保持不變，燈泡L上標(biāo)有“6V 3W“字樣，當(dāng)S₁、S₂均閉合時(shí)，燈泡正常發(fā)光．求：
（1）燈絲電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光20min消耗的電能；
（3）當(dāng)S₁閉合，S₂斷開時(shí)，通過電路的電流為0.2A，根據(jù)題所給條件，請(qǐng)你計(jì)算出兩個(gè)不同的物理量．（假設(shè)燈絲電阻不變）

Answer 1

【答案】分析：（1）當(dāng)S₁、S₂均閉合時(shí)，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等得出電源的電壓，根據(jù)P=求出燈泡的電阻；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)W=Pt求出燈泡正常發(fā)光20min消耗的電能；
（3）當(dāng)S₁閉合，S₂斷開時(shí)，燈泡L與電阻R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律可求燈泡兩端的電壓，利用P=UI可求燈泡的實(shí)際功率，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可求電阻R兩端的電壓，利用歐姆定律可求R的阻值，根據(jù)P=UI可求R消耗的電功率．
解答：解：（1）當(dāng)S₁、S₂均閉合時(shí)，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，
∵燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，
∴電源的電壓U=U_L額=6V，
根據(jù)P=可得，燈泡的電阻：
R_L===12Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為3W，
正常發(fā)光20min消耗的電能：
W=Pt=3W×20×60s=3600J；
（3）當(dāng)S₁閉合，S₂斷開時(shí)，燈泡L與電阻R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡兩端的電壓：
U_L=IR_L=0.2A×12Ω=2.4V，
此時(shí)燈泡的實(shí)際功率：
P_L=U_LI=2.4V×0.2A=0.48W；
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴定值電阻R兩端的電壓U_R=U-U_L=6V-2.4V=3.6V，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴R===18Ω，
電阻R消耗的電功率：
P_R=U_RI=3.6V×0.2A=0.72W．
答：（1）燈絲電阻為12Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光20min消耗的電能為3600J；
（3）下列各量中的任何兩個(gè)均可：
①燈泡實(shí)際電壓是2.4V；
②燈泡的實(shí)際功率為4.8W；
③電阻兩端電壓是3.6V；
④電阻阻值是18Ω；
⑤電阻消耗的電功率為0.72W．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了求燈絲電阻、燈泡消耗的電能等問題，最后一問是開放題，根據(jù)題意求出有關(guān)的物理量，只要合理即可；分析清楚電路結(jié)構(gòu)、熟練應(yīng)用電功率公式及其變形公式、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律是解題的關(guān)鍵．