Question

8．如图所示，L是标有“6V  1.2W”字样的小灯泡，R是定值电阻，断开开关S₂，闭合开关S₁和S₃，灯泡正常发光，电流表的示数为0.50A．
（1）求灯泡正常发光时，1min内灯泡消耗的电能．
（2）求定值电阻R的阻值．
（3）断开开关S₁和S₃，闭合开关S₂，改变电源电压，使灯泡正常发光，求电路的总功率．

Answer 1

分析 （1）已知灯泡的额定功率和通电时间，直接根据W=Pt即可求出灯泡正常发光1min消耗的电能．
（2）根据题意可知，断开开关S₂，闭合开关S₁和S₃时，电阻R和灯泡L并联，灯泡正常发光；根据灯泡的额定电压可知电源电压，然后根据P=UI的变形公式求出灯泡正常发光的电流，再利用并联电路电流规律求出通过定值电阻的电流，最后根据欧姆定律的变形公式求出定值电阻R的阻值．
（3）断开开关S₁和S₃，闭合开关S₂，定值电阻R和灯泡L串联；先求出灯泡的电阻，然后根据串联电路电阻的特点求出电路的总电阻，又已知灯泡正常发光的电流，再利用P=I²R求出电路的总功率．

解答 解：（1）灯泡正常发光1min消耗的电能：W=P_Lt=1.2W×60s=72J；
（2）断开开关S₂，闭合开关S₁和S₃时，电阻R和灯泡L并联，灯泡正常发光，所以电源电压等于灯泡的额定电压，即6V；
由P=UI可知，灯泡正常发光时的电流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.2W}{6V}$=0.2A；
因为并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，所以通过R的电流：I_R=0.5A-0.2A=0.3A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，定值电阻R的阻值：R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：R_L=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{1.2W}$=30Ω；
断开开关S₁和S₃，闭合开关S₂，定值电阻R和灯泡L串联，此时电路中的总电阻：R_总=30Ω+20Ω=50Ω；
因为灯泡正常发光，所以电路中的电流为0.2A，则电路的总功率：P=I_L²R_总=（0.2A）²×50Ω=2W．
答：（1）灯泡正常发光时，1min内灯泡消耗的电能为72J．
（2）定值电阻R的阻值为20Ω．
（3）断开开关S₁和S₃，闭合开关S₂，改变电源电压，使灯泡正常发光，电路的总功率为2W．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及电功、欧姆定律、电功率公式的灵活应用，知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等以及开关闭合、断开时电路的串并联是关键．