Question

【题目】在图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流学生电源，R0是定值电阻，灯泡L1的额定电压为8V，图乙是灯泡L2的U﹣I图象．
（1）当开关S接a时，电压表示数为1.0V，电流表示数为0.25A，求R0的阻值；
（2）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，此时R0消耗的功率为1W，求灯泡L1的额定功率；
（3）开关S接b时，通过调节电源电压使灯泡L1正常发光，1min该电路消耗电能是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：当开关S接a时，R0与L1串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流，

由I= 可得，R0的阻值：

R0= = =4Ω；

答：R0的阻值为4Ω；

（2）解：当开关S接a时，R0与L1串联，

图串联电路中各处的电流相等，

所以，由P=I2R可得，此时电路中的电流：

I= = =0.5A，

因灯泡L1正常发光，所以I额1=I=0.5A，

灯泡L1正常发光时的电压U额1=8V，

所以，灯泡L1的额定功率：P额1=U额1I额1=8V×0.5A=4W；

答：灯泡L1的额定功率为4W；

（3）解：开关S接b时，两灯泡串联，由L1正常发光可知，电路中的电流为0.5A，

由乙图知L2两端的电压为4V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，此时的电源电压：U′=U额1+UL2=8V+4V=12V，

电路1min时间消耗的电能：W=U′It=12V×0.5A×60s=360J．

答：开关S接b时，通过调节电源电压使灯泡L1正常发光，1min该电路消耗电能是360J．

【解析】（1）当开关S接a时，R0与L1串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出R0的阻值；（2）当开关S接a时，由灯泡正常发光可知其两端的电压和额定电压相等，根据P=I2R表示出R0的电功率即可求出电路中的电流，根据P=UI求出灯泡L1的额定功率；（3）开关S接b时，两灯泡串联，由灯泡L1正常发光可知电路中的电流，由图乙可知L2两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电源的电压，根据W=UIt可知1min该电路消耗的电能．