Question

2．甲乙两颗小灯泡，分别标有“3V 3W”“6V 3W”的字样，当它们都正常发光一小时谁消耗的电能多？为什么？现将它们串联后接入电路，为保证两灯都安全，电源电压最大不能超过多少伏？

Answer 1

分析 （1）利用W=Pt分析解答；
（2）已知灯泡的额定电压和额定功率，根据公式I=$\frac{P}{U}$求出两灯泡的额定电流，根据欧姆定律求出两灯泡的电阻；串联时，能正常发光的只能是额定电流较小的那一个，再利用公式U=IR可求电源的最大电压．

解答 解：（1）由于甲乙两灯的额定功率都为3W，当它们都正常发光时，实际电功率等于额定功率，发光1h时，根据W=Pt可知消耗的电能相等；
（2）根据P=UI可得，两灯泡的额定电流：
I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{3W}{3V}$=1A，I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
根据欧姆定律可得，两灯泡的电阻分别为：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因为串联电路中各处的电流相等
则要保证两个灯泡不损坏，则电路中的最大电流I=I₁=0.5A，
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以电源的最大电压：
U=I（R₁+R₂）=0.5A×（3Ω+12Ω）=7.5V．
故答案为：当它们都正常发光一小时谁消耗的电能一样多，因为当它们都正常发光时，实际电功率等于额定功率，发光1h时，根据W=Pt可知消耗的电能相等；它们串联后接入电路，为保证两灯都安全，电源电压最大不能超过7.5V．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是知道两灯泡串联时电路中的最大电流为两者额定电流最小的．