1.如圖所示電路中,電源電壓保持不變,已知小燈泡的規(guī)格“6V  9W”(小燈泡的電阻不變),當(dāng)開關(guān)S1接通,S2斷開時(shí),電壓表示數(shù)為6V.當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí),電壓表示數(shù)為3V.兩次R1和R2消耗的電功率相等.
(1)小燈泡的電阻;
(2)電源電壓;
(3)R1和R2的阻值;
(4)當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí)小燈泡消耗的電功率.

分析 (1)知道燈泡的額定電壓和額定功率,根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出小燈泡的電阻;
(2)(3)當(dāng)開關(guān)S1接通,S2斷開時(shí),R1與L串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律表示出電路中的電流,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓,根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$表示出R1消耗的電功率;當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí),R2與L串聯(lián),電壓表測(cè)R2兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律表示出電路中的電流,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓,根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$表示出R2消耗的電功率,利用電源的電壓不變和兩次R1和R2消耗的電功率相等得出等式即可求出兩電阻的阻值以及電源的電壓;
(4)當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí),先求出電路中的電流,再根據(jù)P=I2R求出小燈泡消耗的電功率.

解答 解:(1)由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,小燈泡的電阻:
RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{(6V)^{2}}{9W}$=4Ω;
(2)(3)當(dāng)開關(guān)S1接通,S2斷開時(shí),R1與L串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端的電壓,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
實(shí)驗(yàn),電路中的電流:
I1=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{{R}_{1}}$,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電源的電壓:
U=I1(R1+RL)=$\frac{6V}{{R}_{1}}$×(R1+4Ω),
R1的電功率:
P1=$\frac{{{U}_{1}}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{(6V)^{2}}{{R}_{1}}$,
當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí),R2與L串聯(lián),電壓表測(cè)R2兩端的電壓,
電路中的電流:
I2=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{{R}_{2}}$,
電源的電壓:
U=I2(R2+RL)=$\frac{3V}{{R}_{2}}$×(R2+4Ω),
R2的電功率:
P2=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{(3V)^{2}}{{R}_{2}}$,
因兩次R1和R2消耗的電功率相等,
所以,P1=P2,即$\frac{(6V)^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{(3V)^{2}}{{R}_{2}}$,
解得:R1=4R2,
因電源的電壓不變,
所以,$\frac{6V}{{R}_{1}}$×(R1+4Ω)=$\frac{6V}{4{R}_{2}}$×(4R2+4Ω)=$\frac{3V}{{R}_{2}}$×(R2+4Ω),
解得:R2=2Ω,R1=4R2=4×2Ω=8Ω,
電源的電壓U=I1(R1+RL)=$\frac{6V}{8Ω}$×(8Ω+4Ω)=9V;
(4)當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí),電路中的電流:
I2=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{2Ω}$=1.5A,
小燈泡消耗的電功率:
PL′=I22RL=(1.5A)2×4Ω=9W.
答:(1)小燈泡的電阻為4Ω;
(2)電源電壓為9V;
(3)R1和R2的阻值依次為8Ω、4Ω;
(4)當(dāng)開關(guān)S1斷開,S2接通時(shí)小燈泡消耗的電功率為9W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,利用好電源的電壓不變和“兩次R1和R2消耗的電功率相等”是關(guān)鍵.

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