Question

19．如图所示的电路中，电源电压恒为6V．
（1）当开关S₁闭合，S₂，S₃断开时，电流表示数为0.3A，求R的阻值；
（2）闭合开关S₁，S₃，断开S₂时，小灯泡正常发光，电流表示数为0.9A，求通电10s灯泡消耗的电能；
（3）只闭合开关S₂，断开S₁，S₃，求小灯泡实际的电功率（假设小灯泡的电阻不变），电阻R在10s产生的热量．

Answer 1

分析 （1）当开关S₁闭合，S₂，S₃断开时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出R的阻值；
（2）闭合开关S₁，S₃，断开S₂时，灯泡与R并联，电流表测干路电流，根据并联电路各支路独立工作、互不影响可知通过R的电流不变，根据并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，利用并联电路的电压特点和欧姆定律求出R的阻值，利用W=UIt求出通电10s灯泡消耗的电能；
（3）只闭合开关S₂，断开S₁，S₃时，L与R串联，根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=I²R求出小灯泡实际的电功率，然后应用焦耳定律求出电阻产生的热量．

解答 解：（1）当开关S₁闭合，S₂，S₃断开时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，
根据欧姆定律可得：R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（2）闭合开关S₁，S₃，断开S₂时，灯泡与R并联，电流表测干路电流，
并联电路中各支路独立工作、互不影响，
此时通过R的电流0.3A不变，
并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
I_L=I-I_R=0.9A-0.3A=0.6A，
并联电路中各支路两端的电压相等，
灯泡的电阻：R_L=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
通电10s灯泡消耗的电能：
W_L=UI_Lt=6V×0.6A×10s=36J；
（3）只闭合开关S₂，断开S₁，S₃时，L与R串联，
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
此时电路中的电流：I′=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{10Ω+20Ω}$=0.2A，
灯泡的实际功率：P_L=（I′）²×R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W，
电阻R在10s产生的热量：Q=I′²Rt=（0.2A）²×20Ω×10s=8J．
答：（1）R的阻值为20Ω；
（2）闭合开关S₁，S₃，断开S₂时，通电10s灯泡消耗的电能为36J；
（3）只闭合开关S₂，断开S₁，S₃时，小灯泡实际的电功率为0.4W，电阻R在10s产生的热量为8J．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的辨别，难度不大，只要按部就班的解答即可解决问题．