Question

19．在圖甲所示的電路中，已知電源是可調(diào)的學(xué)生電源，R₀是定值電阻，燈泡L₁的額定電壓為10V，圖乙是燈泡L₂的I-U圖象．

（1）當(dāng)開關(guān)S接a時，電壓表示數(shù)為1V，電流表示數(shù)為0.25A，求R₀的阻值；
（2）當(dāng)開關(guān)S接a時，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，此時R₀消耗的功率為1W，求燈泡L₁的額定功率；
（3）當(dāng)開關(guān)S接b時，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，則2min該電路消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S接a時，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測R₀兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值；
（2）當(dāng)開關(guān)S接a時，由燈泡正常發(fā)光可知其兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=I²R表示出R₀的電功率即可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁的額定功率；
（3）開關(guān)S接b時，兩燈泡串聯(lián)，由燈泡L₁正常發(fā)光可知電路中的電流，由圖乙可知L₂兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電源的電壓，根據(jù)W=UIt可知2min該電路消耗的電能．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S接a時，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測R₀兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$=$\frac{1.0V}{0.25A}$=4Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S接a時R₀消耗的功率為1W，由P=I²R可得，此時電路中的電流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\sqrt{\frac{1W}{4Ω}}$=0.5A，
因燈泡正常發(fā)光時的電壓U_額1=10V，
所以，燈泡L₁的額定功率P_額1=U_額1I=10V×0.5A=5W；
（3）開關(guān)S接b時，兩燈泡串聯(lián)，由L₁正常發(fā)光可知，電路中的電流為0.5A，
由乙圖知L₂兩端的電壓為4V，
由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知：電源電壓U=U_額1+U₂=10V+4V=14V，
所以，電路1min時間消耗的電能：
W=UIt=14V×0.5A×2×60s=840J．
答：（1）R₀的阻值為4Ω；
（2）燈泡L₁的額定功率為5W；
（3）2min該電路消耗的電能是840J．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．