Question

6．如圖所示，電源電壓恒定，L是標(biāo)有“6V 1.2W”字樣的小燈泡（設(shè)燈絲電阻不變），R是定值電阻，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，閉合開(kāi)關(guān)S₁和S₃，燈泡正常發(fā)光，電流表的示數(shù)為0.50A．
（1）求燈泡正常發(fā)光時(shí)，1min內(nèi)燈泡消耗的電能．
（2）求定值電阻R的阻值．
（3）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁和S₃，閉合開(kāi)關(guān)S₂，求電路的總功率．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡的額定功率和通電時(shí)間，直接根據(jù)W=Pt即可求出燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能．
（2）根據(jù)題意可知，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，閉合開(kāi)關(guān)S₁和S₃時(shí)，電阻R和燈泡L并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光；根據(jù)燈泡的額定電壓可知電源電壓，然后根據(jù)P=UI的變形公式求出燈泡正常發(fā)光的電流，再利用并聯(lián)電路電流規(guī)律求出通過(guò)定值電阻的電流，最后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出定值電阻R的阻值．
（3）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁和S₃，閉合開(kāi)關(guān)S₂，定值電阻R和燈泡L串聯(lián)；先求出燈泡的電阻，然后根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出電路的總電阻，再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路的總功率．

解答 解：
（1）燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能：W=P_Lt=1.2W×60s=72J；
（2）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，閉合開(kāi)關(guān)S₁和S₃時(shí)，電阻R和燈泡L并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，所以電源電壓等于燈泡的額定電壓，即6V；
由P=UI可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.2W}{6V}$=0.2A；
因?yàn)椴⒙?lián)電路中，干路電流等于各支路電流之和，所以通過(guò)R的電流：I_R=0.5A-0.2A=0.3A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，定值電阻R的阻值：R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{1.2W}$=30Ω；
斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁和S₃，閉合開(kāi)關(guān)S₂，定值電阻R和燈泡L串聯(lián)，
此時(shí)電路中的總電阻：R_總=30Ω+20Ω=50Ω；
電源電源一定，則電路的總功率：P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{（6V）^{2}}{50Ω}$=0.72W．
答：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)，1min內(nèi)燈泡消耗的電能為72J．
（2）定值電阻R的阻值為20Ω．
（3）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁和S₃，閉合開(kāi)關(guān)S₂，電路的總功率為0.72W

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及電功、歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等以及開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)時(shí)電路的串并聯(lián)是關(guān)鍵．