Question

19．如圖所示的電路中，燈泡L₁、L₂上分別標(biāo)有“6V 6W”、“6V 12W”的字樣，兩燈泡的電阻、電源電壓均保持不變．當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂拔至a時(shí)，燈L₁正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為3V．求：
（1）電源電壓為多少？
（2）定值電阻R的阻值為多少？
（3）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂拔至b時(shí)，燈L₂消耗的電功率是多少？

Answer 1

分析 （1）由圖可知，電壓表測(cè)量定值電阻R兩端的電壓，當(dāng)S₁閉合、S₂接a時(shí)，燈L₁與R串聯(lián)，燈泡L₁能正常發(fā)光，則根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律即可求出電源電壓；
（2）這時(shí)，由于燈L₁與R串聯(lián)，根據(jù)P=UI求出L₁正常發(fā)光時(shí)的電流，即可知道通過定值電阻R的電流，根據(jù)歐姆定律可求R的阻值．
（3）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂拔至b時(shí)，燈L₂與R串聯(lián)，首先根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，求燈L₂的阻值，然后根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出這時(shí)的電流，即可利用功率公式P=I²R計(jì)算燈L₂消耗的實(shí)際電功率．

解答 解：（1）由圖可知，電壓表測(cè)量定值電阻R兩端的電壓，當(dāng)S₁閉合、S₂接a時(shí)，燈L₁與R串聯(lián)，且燈L₁正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電壓：
U=U_R+U_L1=3V+6V=9V．
（2）由于燈L₁與R串聯(lián)，且L₁正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律和P=UI燈正常發(fā)光時(shí)電路的電流：
I_R=I₁=$\frac{{P}_{額1}}{{U}_{額1}}$=$\frac{6W}{6V}$=1A，由歐姆定律的變形公式得：
定值電阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}=\frac{3V}{1A}$=3Ω；
（3）根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，燈L₂的電阻：
R_L2=$\frac{{{U}_{L2}}^{2}}{{P}_{L2}}$=$\frac{（6V）^{2}}{12W}$=3Ω，
當(dāng)S₁閉合、S₂接b時(shí)，燈L₂與R串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律：
I₂=I′=$\frac{U}{R+{R}_{L2}}$=$\frac{9V}{3Ω+3Ω}$=1.5A，
燈L₂消耗的電功率為：
P₂=I₂²R₂=（1.5A）²×3Ω=6.75W．
答：（1）電源電壓為9V．
（2）定值電阻R的阻值為3Ω．
（3）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂拔至b時(shí)，燈L₂消耗的電功率是6.75W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路電流和電壓的特點(diǎn)，會(huì)利用歐姆定律和電功率進(jìn)行計(jì)算，關(guān)鍵是公式和公式變形的理解和應(yīng)用．