Question

12．如圖甲所示的電路中，電源電壓不變，L 是標(biāo)有“6V，3W”的電燈，當(dāng)閉合S₁、S₃、斷開S₂時，燈L正常發(fā)光，電流表的示數(shù)如圖乙所示．

求：
（1）電源電壓是多大？
（2）定值電阻R的阻值是多大？
（3）定值電阻R上5min產(chǎn)生的熱量為多少J？
（4）如果開關(guān)S₂閉合、S₁、S₃斷開，則燈L的實際功率是多大？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)閉合S₁、S₃、斷開S₂時，燈泡L與電阻R并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和燈泡正常發(fā)光時的電壓等于額定電壓得出電源的電壓；
（2）根據(jù)P=UI求出通過燈泡的電流，根據(jù)電流表的量程和分度值讀出干路電流，利用并聯(lián)電路的電流特點求出通過R的電流，再根據(jù)歐姆定律求出R的阻值；
（3）根據(jù)Q=W=UIt求出定值電阻R上5min產(chǎn)生的熱量；
（4）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，開關(guān)S₂閉合、S₁、S₃斷開，燈泡L與電阻串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出燈L的實際功率．

解答 解：（1）當(dāng)閉合S₁、S₃、斷開S₂時，燈泡L與電阻R并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U=U_L=6V；
（2）由P=UI可得，燈泡的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
電流表的量程為0～3A，分度值為0.1A，干路電流I=1.1A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過R的電流：
I_R=I-I_L=1.1A-0.5A=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻R的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（3）定值電阻R上5min產(chǎn)生的熱量：
Q_R=W_R=UI_Rt=6V×0.6A×5×60s=1080J；
（4）燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
開關(guān)S₂閉合、S₁、S₃斷開，燈泡L與電阻串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I′=$\frac{U}{R+{R}_{L}}$=$\frac{6V}{10Ω+12Ω}$=$\frac{3}{11}$A，
燈L的實際功率：
P_L′=（I′）²R_L=（$\frac{3}{11}$A）²×12Ω=0.89W．
答：（1）電源電壓是6V；
（2）定值電阻R的阻值是10Ω；
（3）定值電阻R上5min產(chǎn)生的熱量為1080J；
（4）如果開關(guān)S₂閉合、S₁、S₃斷開，則燈L的實際功率是0.89W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，要注意燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．