Question

11．如圖所示，L是標(biāo)有“6V  1.8W”字樣的小燈泡，R是定值電阻，斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁和S₃，燈泡正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.40A．
（1）求燈泡正常發(fā)光時，1min內(nèi)燈泡消耗的電能．
（2）求定值電阻R的阻值．
（3）斷開開關(guān)S₁和S₃，閉合開關(guān)S₂，改變電源電壓，使燈泡正常發(fā)光，求電路的總功率．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡正常發(fā)光時的電功率和時間，根據(jù)W=Pt求出燈泡消耗的電能；
（2）當(dāng)斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁和S₃，定值電阻R和燈泡L并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路電壓和電流規(guī)律、電功率公式及歐姆定律求出定值電阻R的阻值；
（3）當(dāng)斷開開關(guān)S₁和S₃，閉合開關(guān)S₂，定值電阻R和燈泡L串聯(lián)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$、串聯(lián)電路電阻規(guī)律及歐姆定律求出應(yīng)增加到的電源電壓；根據(jù)P=UI求出此時電路中消耗的總功率．

解答 解：
（1）燈泡正常發(fā)光時的功率等于其額定功率，即：P=P_額=1.8W，
燈泡正常工作時間t=1min=60s，
則燈泡消耗的電能：
W=Pt=1.8W×60s=108J．
（2）當(dāng)斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁和S₃，定值電阻R和燈泡L并聯(lián)，
此時燈泡正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，
電源電壓：U=U_R=U_L=6V，
由P=UI得，通過燈泡的電流：
I_L=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.8W}{6V}$=0.3A，
根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律可知，通過定值電阻的電流：
I_R=I-I_L=0.4A-0.3A=0.1A，
由歐姆定律可得，定值電阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω．  
（3）當(dāng)斷開開關(guān)S₁和S₃，閉合開關(guān)S₂，定值電阻R和燈泡L串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，燈泡L的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{1.8W}$=20Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知，電路總電阻：
R_總=R+R_L=60Ω+20Ω=80Ω，
改變電源電壓，使燈泡正常發(fā)光，此時電路中的電流I′=I_L=0.3A，
由歐姆定律可得，此時的電源電壓：
U′=I′R_總=0.3A×80Ω=24V．
此時電路中消耗的總功率：
P_總=I′U′=0.3A×24V=7.2W．       
答：（1）燈泡正常發(fā)光時，1min內(nèi)燈泡消耗的電能為108J．
（2）定值電阻R的阻值為60Ω．
（3）電路的總功率為7.2W．

點評 此題考查的是我們對串聯(lián)電路、并聯(lián)電路特點、歐姆定律和電功率公式的掌握和應(yīng)用，根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)確定電路的連接方式，熟練運用相關(guān)公式即可正確解題，難度不大!