Question

如图所示电路，电源电压保持不变，灯泡L上标有“6V3W”字样，当S₁、S均闭合时，灯泡正常发光．求：
（1）灯丝电阻；
（2）灯泡正常发光20min消耗的电能；
（3）当S₁闭合，S断开时，通过电路的电流为0.2A，则此时R的功率是多少；（假设灯丝电阻不变）

Answer 1

分析：（1）当S₁、S₂均闭合时，电路为灯泡L的简单电路，根据灯泡正常发光时的电压和额定电压相等得出电源的电压，根据P=

U2

R

求出灯泡的电阻；
（2）灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据W=Pt求出灯泡正常发光20min消耗的电能；
（3）当S₁闭合，S₂断开时，灯泡L与电阻R串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律可求灯泡两端的电压，利用P=UI可求灯泡的实际功率，根据串联电路的电压特点可求电阻R两端的电压，根据P=UI可求R消耗的电功率．

解答：解：（1）当S₁、S₂均闭合时，电路为灯泡L的简单电路，
∵灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，
∴电源的电压U=U_L额=6V，
根据P=

U2

R

可得，灯泡的电阻：
R_L=

U 2 L额

PL额

=

(6V)2

3W

=12Ω；
（2）灯泡正常发光时的功率为3W，
正常发光20min消耗的电能：
W=Pt=3W×20×60s=3600J；
（3）当S₁闭合，S₂断开时，灯泡L与电阻R串联，电流表测电路中的电流，
根据欧姆定律可得，灯泡两端的电压：
U_L=IR_L=0.2A×12Ω=2.4V，
此时灯泡的实际功率：
P_L=U_LI=2.4V×0.2A=0.48W；
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴定值电阻R两端的电压U_R=U-U_L=6V-2.4V=3.6V，
P_R=U_RI=3.6V×0.2A=0.72W．
答：（1）灯丝电阻为12Ω；
（2）灯泡正常发光20min消耗的电能为3600J；
（3）此时R的功率是0.72W．

点评：本题考查了求灯丝电阻、灯泡消耗的电能等问题，分析清楚电路结构、熟练应用电功率公式及其变形公式、串联电路特点、欧姆定律是解题的关键．