Question

6．如圖所示的電路中，電源電壓為12V，電阻R₁=60Ω；當(dāng)開關(guān)S、S₁、S₂都閉合時，電流表的示數(shù)為1.2A，這時燈泡正常發(fā)光．（忽略溫度對燈泡電阻的影響）
（1）求燈泡的額定功率；
（2）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開時，電流表的示數(shù)為0.5A，求燈泡工作5min消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，開關(guān)S、S₁、S₂都閉合時，L與R₁并聯(lián)，電流表測干路電流，燈泡正常發(fā)光，由并聯(lián)電路特點和歐姆定律計算此時燈泡電流，由P=UI計算燈泡額定功率；
（2）先計算燈泡電阻，開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開時，L與R₂串聯(lián)，電流表電路中電流，由W=I²Rt計算燈泡消耗電能．

解答 解：
（1）由電路圖可知，開關(guān)都閉合時，L與R₁并聯(lián)，電流表測干路電流，燈泡正常發(fā)光，
并聯(lián)電路各支路兩端電壓與電源電壓都相等，所以U=U_L=U₁=12V，
由歐姆定律可得通過R₁的電流：
I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{60Ω}$=0.2A，
并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以此時燈泡的電流：
I_L=I-I₁=1.2A-0.2A=1A，
所以燈泡的額定功率：
P_額=UI_L=12V×1A=12W；
（2）由（1）燈泡電阻：
R_L=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{1A}$=12Ω，
由圖知，開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開時，L與R₂串聯(lián)，電流表電路中電流，
串聯(lián)電路中電流處處相等，所以燈泡電流：I_L′=0.5A，
所以燈泡工作5min消耗的電能：
W_L=I_L′²R_Lt=（0.5A）²×12Ω×300s=900J．
答：（1）燈泡的額定功率為12W；
（2）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開時，燈泡工作5min消耗的電能900J．

點評 本題考查了串聯(lián)和并聯(lián)電路特點、歐姆定律的應(yīng)用以及電功公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是正確分析開關(guān)在不同狀態(tài)下電路的結(jié)構(gòu)．