题目内容

如图所示的电路中,L是标有“3V  0.15W”的电灯,R=20Ω.
(1)当开关S1断开,S2闭合时,L恰能正常发光,此时电流表、电压表的示数各多大?
(2)当开关S1闭合,S2断开时,电阻R在1min内产生多少热量?
(3)当S1、S2均断开时,电灯L的实际功率是多少?
分析:(1)当开关S1断开,S2闭合时,L恰能正常发光,即此时该电路中只有灯泡这个用电器,故此时电压表测的是导线的电压,通过灯泡的电流就是电流表的示数;
(2)当开关S1闭合,S2断开时,电路中灯泡短路,即电路中只有定值电阻R,由于该电路是纯电阻电路,所以此时消耗的电能全部变为电热,故据电能的计算公式可以计算电热;
(3)先据“3V  0.15W”计算出灯泡的电阻,而后据欧姆定律计算出该电路中的实际电流,再据公式P=I2R可计算出灯泡的实际功率;
解答:解:(1)当开关S1断开,S2闭合时,定值电阻R发生短路,故电压表测的是导线的电压,即示数为0,电流表测得是小灯泡的电流;由于此时灯泡正常发光,所以此时通过小灯泡的电流就是电流表的示数,故据P=UI可知:I=
P
U
=
0.15W
3V
=0.05A;
(2)当开关S1闭合,S2断开时,电路中灯泡短路,即电路中只有定值电阻R,由于该电路是纯电阻电路,所以此时消耗的电能全部变为电热,故Q=W=
U2
R
t=
(3V)2
20Ω
×60s=27J;
(3)当S1、S2均断开时,灯泡和定值电阻串联,由于灯泡的规格是:“3V  0.15W”;所以据公式P=
U2
R
可知,RL=
U2
P
=
(3V)2
0.15W
=60Ω;故该电路中的实际电流是:I=
U
R
=
3V
60Ω+20Ω
=0.0375A;
故此时灯泡的实际功率是:P=I2RL=(0.0375A)2×60Ω=0.084375W≈0.084W;
答:(1)当开关S1断开,S2闭合时,L恰能正常发光,此时电流表是0.05A;电压表的示数是0;
(2)当开关S1闭合,S2断开时,电阻R在1min内产生多少热量是27J;
(3)当S1、S2均断开时,电灯L的实际功率是0.084W;
点评:该题考查了根据串联电路的特点,利用欧姆定律及电功率有关公式进行的计算,有一定的难度,关键是搞清楚电路中灯泡和定值电阻的连接关系,并会选用合适的公式.
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