Question

2．如圖所示，電源電壓為3V保持不變，燈泡L標(biāo)有“3V  1.2W”的字樣，R為阻值未知的定值電阻．
（1）求燈泡正常發(fā)光時的電流和電阻；
（2）開關(guān)S閉合、S₁斷開，電流表示數(shù)為0.3A，求1min內(nèi)電路消耗的電能；
（3）開關(guān)S、S₁均閉合，滑動變阻器的滑片P滑至最右端，電流表的示數(shù)為1A，求R的阻值及其消耗的電功率．

Answer 1

分析 （1）由P=UI計算燈泡正常發(fā)光的電流，由I=$\frac{U}{R}$計算燈泡電阻；
（2）開關(guān)S閉合、S₁斷開，R與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路中電流，由W=UIt計算1min內(nèi)電路消耗的電能；
（3）開關(guān)S、S₁均閉合，P在右端，變阻器連入阻值為0，R與燈泡L并聯(lián)，由并聯(lián)電路特點可得R的電流，由歐姆定律及電功率公式計算即可．

解答 解：
（1）已知燈泡額定電壓和額定功率，由P=UI可得燈泡正常發(fā)光的電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.2W}{3V}$=0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{3V}{0.4A}$=7.5Ω；
（2）由圖知，開關(guān)S閉合、S₁斷開，R與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路中電流，
1min內(nèi)電路消耗的電能：
W=UIt=3V×0.3A×60s=54J；
（3）開關(guān)S、S₁均閉合，P在右端，變阻器連入阻值為0，R與燈泡L并聯(lián)，電流表測干路電流，
所以U=U_L=U_R=3V，
所以燈泡正常發(fā)光，通過燈泡的電流為0.4A，
由并聯(lián)電路特點可得R的電流：
I_R=I-I_L=1A-0.4A=0.6A，
所以R的電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
R消耗的電功率：
P_R=U_RI_R=3V×0.6A=1.8W．
答：（1）燈泡正常發(fā)光時的電流為0.4A，電阻為7.5Ω；
（2）開關(guān)S閉合、S₁斷開，1min內(nèi)電路消耗的電能54J；
（3）R的阻值為5Ω，開關(guān)S、S₁均閉合，滑動變阻器的滑片P滑至最右端，R消耗的電功率1.8W．

點評 本題考查了串聯(lián)和并聯(lián)電路特點、歐姆定律公式、電功率公式及電功公式的應(yīng)用，正確分別開關(guān)在不同狀態(tài)下的電路狀態(tài)是解題的關(guān)鍵．