Question

9．如圖所示的電路中，電源電壓恒定不變，小燈泡L₁、L₂分別標(biāo)有“6V 3W”和“6V  9W”的字樣（不考慮溫度對燈絲電阻的影響）．開關(guān)S₁閉合，當(dāng)開關(guān)S₂拔至a點時，小燈泡L₁恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為6V．求：
（1）電源電壓；
（2）定值電阻R的阻值；
（3）將開關(guān)S₂拔至b點時，小燈泡L₂消耗的電功率．

Answer 1

分析 （1）開關(guān)S₁閉合，當(dāng)開關(guān)S₂撥至a點時，R與L₁串聯(lián)，電壓表測R兩端電壓，小燈泡L₁恰好正常發(fā)光，由串聯(lián)電路電壓特點計算電源電壓；
（2）由P=UI計算L₁正常發(fā)光時電路電流，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算定值電阻的阻值；
（3）將開關(guān)S₂拔至b點時，R與L₂串聯(lián)，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算L₂的電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路特點、歐姆定律和電功率公式計算L₂消耗的電功率．

解答 解：
（1）由圖知，開關(guān)S₁閉合，當(dāng)開關(guān)S₂撥至a點時，R與L₁串聯(lián)，電壓表測R兩端電壓，
小燈泡L₁正常發(fā)光，U₁=6V，
由串聯(lián)電路電壓特點可得電源電壓：
U=U_R+U₁=6V+6V=12V；
（2）由P=UI和串聯(lián)電路電流特點可得L₁正常發(fā)光時電路電流：
I=I_R=$\frac{{P}_{額1}}{{U}_{額1}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由串聯(lián)電路電壓特點和歐姆定律可得定值電阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{1}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.5A}$=12Ω；
（3）由圖知，將開關(guān)S₂拔至b點時，R與L₂串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得L₂的電阻：
R₂=$\frac{{{U}_{額2}}^{2}}{{P}_{額2}}$=$\frac{（6V）^{2}}{9W}$=4Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路特點、歐姆定律可得電路中電流：
I₂=I=$\frac{U}{R+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{12Ω+4Ω}$=0.75A，
由P=I²R可得L₂消耗的電功率：
P₂=I²R₂=（0.75A）²×4Ω=2.25W．
答：（1）電源電壓為12V；
（2）定值電阻的阻值為12Ω；
（3）將開關(guān)S₂拔至b點時，小燈泡L₂消耗的電功率為2.25W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點、歐姆定律以及電功率公式的應(yīng)用，知道燈泡正常發(fā)光時的電壓等于額定電壓，關(guān)鍵是正確識別開關(guān)在不同狀態(tài)下電路的結(jié)構(gòu)．