Question

5．如图所示，电源电压恒定，小灯泡标有“6V 3W”的字样．当开关S₁闭合，S₂断开时，小灯泡正常发光．当开关S₁、S₂都闭合时，电流表示数为0.6A．忽略温度对灯丝电阻的影响，请通过计算回答：
（1）小灯泡正常发光时的电流是多大？
（2）电阻R的阻值为多大？
（3）小灯泡正常工作10min电路消耗的电能多大？

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求出灯泡正常发光时的电流；
（2）当开关S₁闭合，S₂断开时，电路为L的简单电路，根据额定电压下灯泡正常发光可知电源的电压；当开关S₁、S₂都闭合时，电阻R与灯泡L并联，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过L的电流不变，根据并联电路的电流特点求出通过R的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电阻R的阻值；
（3）根据W=UIt求出小灯泡正常工作10min电路消耗的电能．

解答 解：（1）由P=UI可得，小灯泡正常发光时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
（2）当开关S₁闭合，S₂断开时，电路为L的简单电路，
因小灯泡正常发光，
所以，电源的电压U=U_L=6V，
当开关S₁、S₂都闭合时，电阻R与灯泡L并联，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过L的电流不变，
因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=I-I_L=0.6A-0.5A=0.1A，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，电阻R的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
（3）小灯泡正常工作10min电路消耗的电能：
W=UIt=6V×0.5A×10×60s=1800J．
答：（1）小灯泡正常发光时的电流是0.5A；
（2）电阻R的阻值为60Ω；
（3）小灯泡正常工作10min电路消耗的电能为1800J．

点评 本题考查了并联电路的特点和欧姆定律电功率公式、电功公式的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．