Question

12．把一个标有“10V 3W”小灯泡L₁和定值电阻R串联后接在电压为16V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作，假设灯泡电阻不变化，通过计算回答：
（1）通过小灯泡的电流是多少？
（2）该电路工作10s，定值电阻产生的热量是多少？
（3）如果把电阻R换成另一只标有“9V 0.3A”的小灯泡L₁，其它条件不变，闭合开关后，灯泡L₁不能（选填“能”或“不能”）正常发光，要求写出推断过程．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出通过小灯泡的电流；
（2）根据串联电路的电压特点求出串联电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出串联在电路中的定值电阻的阻值；根据Q=I²Rt求出电路工作10s定值电阻产生的热量．
（3）求得小灯泡L₁的电阻与定值电阻的阻值比较，然后根据串联分压的特点分析即可．

解答 解：（1）由P=UI可得，灯泡正常发光时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{10V}$=0.3A；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，定值电阻两端的电压：
U_R=U-U_L=16V-10V=6V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
电路工作10s定值电阻产生的热量Q=I²Rt=（0.3A）²×20Ω×10s=18J．
（3）由I=$\frac{U}{R}$可得，小灯泡L₁的电阻R₁=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{9V}{0.3A}$=30Ω，
若将R替换成小灯泡L₁，其电阻增大，两端电压增大，则L₁两端电压减小，即小于额定电压，所以灯泡L₁不能正常发光．
答：（1）通过小灯泡的电流是0.3A；
（2）电路工作10s定值电阻产生的热量为18J．
（3）不能；若将R替换成小灯泡L₁，其电阻增大，两端电压增大，则L₁两端电压减小，即小于额定电压，所以灯泡L₁不能正常发光．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．