Question

7．如圖所示電路中，電源電壓恒定不變，R為定值電阻，小燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣（不考慮小燈泡阻值的變化）．
（1）當(dāng)S₁、S₃閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.6A，求電源電壓和電組R的阻值；
（2）當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃斷開(kāi)時(shí)．求小燈泡L工作1min所消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)S₁、S₃閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，燈泡和定值電阻并聯(lián)，已知燈泡額定電壓和發(fā)光狀態(tài)，可以得到電源電壓；已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈泡正常發(fā)光電流；已知干路電流和燈泡通過(guò)的電流，可以得到通過(guò)定值電阻R的電流；已知定值電阻兩端電壓和通過(guò)的電流，利用公式R=$\frac{U}{I}$得到定值電阻阻值；
（2）當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃斷開(kāi)時(shí)，燈泡和定值電阻串聯(lián)，已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈泡電阻；已知燈泡和定值電阻阻值，可以得到串聯(lián)電路總電阻；已知電源電壓和電路總電阻，可以得到串聯(lián)電路電流；已知燈泡電阻、工作時(shí)間和通過(guò)的電流，利用公式W=I²Rt得到燈泡消耗的電能．

解答 解：（1）當(dāng)S₁、S₃閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，燈泡和定值電阻并聯(lián)，
已知燈泡正常發(fā)光，所以電源電壓為U=U_額=6V；
由P=UI可知，燈泡正常發(fā)光的電流為：I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
通過(guò)定值電阻的電流為I=I_總-I_額=0.6A-0.5A=0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，定值電阻的阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
（2）當(dāng)S₂閉合，S₁、S₃斷開(kāi)時(shí)，燈泡和定值電阻串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡電阻為R_額=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
串聯(lián)電路總電阻為R_串=R+R_額=60Ω+12Ω=72Ω，
串聯(lián)電路電流為I_串=$\frac{U}{{I}_{串}}$=$\frac{6V}{72Ω}$=$\frac{1}{12}$A，
小燈泡L工作1min所消耗的電能為：
W=I_串²R_額t=（$\frac{1}{12}$A）²×12Ω×60s=5J．
答：（1）電源電壓為6V，定值電阻的阻值為60Ω；
（2）小燈泡L工作1min所消耗的電能為5J．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是我們對(duì)串聯(lián)電路、并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律和電功率有關(guān)規(guī)律和公式的掌握和應(yīng)用，根據(jù)開(kāi)關(guān)開(kāi)合確定正確的連接關(guān)系，是解答此題的第一步．