6.如圖所示,電路中電源電壓和燈泡L的電阻保持不變,已知定值電阻R1=12Ω.求:
(1)只閉合S2時(shí),電流表示數(shù)為0.5A,電壓表示數(shù)為2V,R2的阻值和電源電壓;
(2)同時(shí)閉合S1、S2、S3,電流表示數(shù)為3A,此時(shí)燈泡L正常發(fā)光,小燈泡的額定功率和電阻;
(3)只閉合開關(guān)S3時(shí),通電1min,整個(gè)電路消耗的電能是多少?

分析 (1)只閉合開關(guān)S2時(shí),R1與R2串聯(lián),電壓表測(cè)R2兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流,根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算R1兩端的電壓,進(jìn)而計(jì)算出電源電壓;
(2)三個(gè)開關(guān)都閉合時(shí),R1被短路,R2與燈泡L并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算燈泡功率和電阻;
(3)只閉合開關(guān)S3時(shí),R1與燈泡串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出總電阻,利用W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t計(jì)算整個(gè)電路消耗的電能.

解答 解:
(1)當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí),R1與R2串聯(lián),電壓表測(cè)R2兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流,
電流表的示數(shù)為I=0.5A,電壓表的示數(shù)為U2=2V,
由I=$\frac{U}{R}$可得R2的阻值:
R2=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω;
R1兩端的電壓:
U1=IR1=0.5A×12Ω=6V,
則電源的電壓:U=U1+U2=6V+2V=8V;
(2)當(dāng)開關(guān)S1,S2,S3都閉合時(shí),R1被短路,R2與燈泡L并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,即干路電流I′=3A,
通過(guò)R2的電流I2=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{4Ω}$=2A,
根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知:
通過(guò)燈泡的電流:IL=I′-I2=3A-2A=1A,
由于燈泡正常發(fā)光,則額定功率P=PL=UIL=8V×1A=8W;
由I=$\frac{U}{R}$可得燈泡的電阻:
RL=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{8V}{1A}$=8Ω.
(3)只閉合開關(guān)S3時(shí),R1與燈泡串聯(lián),
則R=R1+RL=12Ω+8Ω=20Ω,
則整個(gè)電路消耗的電能W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t=$\frac{(8V)^{2}}{20Ω}$×60s=192J.
答:(1)R2的阻值為4Ω,電源電壓為8V;
(2)小燈泡的額定功率為8W,電阻為8Ω;
(3)只閉合開關(guān)S3時(shí),通電1min,整個(gè)電路消耗的電能是192J.

點(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用和功率的計(jì)算,關(guān)鍵是正確分析開關(guān)在不同狀態(tài)下電路的連接方式和電表所測(cè)物理量.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開.
(2)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖乙中的實(shí)物電路連接完整(要求滑動(dòng)變阻器的滑片向左移燈變亮);
(3)胡宇同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中連接好電路,他在閉合開關(guān)前應(yīng)將滑片P置于B(選填“A”或“B”)端;胡宇同學(xué)連接好電路后,閉合開關(guān),移動(dòng)滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮,且電壓表有示數(shù),電流表無(wú)示數(shù),則故障原因可能是燈泡斷路(寫一條即可);
(4)胡宇同學(xué)排出故障后閉合開關(guān),移動(dòng)滑片P到某處,電壓表的示數(shù)為2.2V,要測(cè)量燈泡的額定功率,應(yīng)將滑片P向左端移動(dòng)(選填“左”或“右”)
(5)胡宇同學(xué)通過(guò)移動(dòng)滑片P,分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù),并繪制成了圖丙所示的U-I圖象,根據(jù)U-I圖象提供的信息,計(jì)算出小燈泡額定功率為0.5W,當(dāng)加在小燈泡兩端的電壓為1.5V時(shí),通電1min小燈泡消耗的電能是13.5J;
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