Question

2．如图所示是某课外活动小组设计的小台灯的电路图．S为单刀双掷开关，电源电压为12V，且保持不变，小灯泡的额定功率是6W，灯丝电阻不变，电阻R的阻值为6Ω．当开关S接“2”时，小灯泡恰好正常发光．
（1）小灯泡正常发光5min，电流通过小灯泡做的功是多少？
（2）小灯泡的额定电流是多少？灯丝的电阻是多少？
（3）开关S接“1”时，电阻R的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）小灯泡正常发光，实际功率等于额定功率，利用W=Pt求5min电流通过小灯泡做的功；
（2）当开关S接“2”时，小灯泡直接接在电源上，小灯泡恰好正常发光，实际电压等于额定电压，实际功率等于额定功率，利用P=UI求小灯泡的额定电流，再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求灯丝电阻；
（3）开关S接“1”时，灯和电阻R串联，先利用欧姆定律求电路中电流，再利用P=I²R求电阻R的功率

解答 解：（1）小灯泡正常发光5 min，电流通过小灯泡做的功W=Pt=6W×5×60s=1800J；
（2）开关接“2”时，小灯泡正常发光，小灯泡的额定电压是U=12 V，
小灯泡的额定电流${I_额}=\frac{P_额}{U_额}=\frac{6W}{12V}=0.5A$，
灯丝的电阻${R_灯}=\frac{U}{I}=\frac{12V}{0.5A}=24$Ω；
（3）开关S接“1”时，电路总电阻R_总=R_灯+R=24Ω+6Ω=30Ω，
电路中的电流 $I=\frac{U}{R_总}=\frac{12V}{30Ω}=0.4A$，
电阻R的功率P_R=I²R=（0.4 A）²×6Ω=0.96 W．
答：（1）小灯泡正常发光5min，电流通过小灯泡做的功是1800J；
（2）小灯泡的额定电流是0.5A；灯丝的电阻是24Ω；
（3）开关S接“1”时，电阻R的功率是0.96W．

点评 本题考查了欧姆定律、电功率公式的应用，分析电路图得出开关S接“1”、“2”时的电路组成及连接方式是关键．