Question

9．如图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流电源，灯泡L₁的额定电压为6V，灯L₂上标有“3V 0.9W”字样，L₂的I-U图象如图乙所示．

（1）当开关S接a时，电压表的示数为2.4V，电流表的示数为0.24A，求定值电阻R₀的阻值．
（2）当开关S接a时，调节电源电压为8.5V，灯泡L₁恰好正常发光，求灯泡L₁的额定电功率；
（3）开关S接b时，通过调节电源电压使一只灯泡正常发光，求电路消耗的总功率．

Answer 1

分析 （1）当开关S接a时，R₀与L₁串联，电压表测R₀两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出定值电阻R₀的阻值；
（2）当开关S接a时，由灯泡正常发光可知其两端的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出R₀两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=UI求出灯泡L₁的额定电功率；
（3）开关S接b时，L₁与L₂串联，由图乙可知L₂的额定电流，根据串联电路的电流特点可知能正常发光的灯泡为两灯泡额定电流中较小的，根据图乙读出此时L₂两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，利用P=UI求出电路消耗的总功率．

解答 解：（1）当开关S接a时，R₀与L₁串联，电压表测R₀两端的电压，电流表测电路中的电流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；
（2）当开关S接a，电源的电压U=8.5V时，灯泡L₁恰好正常发光，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₀两端的电压：
U₀′=U-U₁=8.5V-6V=2.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
灯泡L₁的额定电功率：
P₁=U₁I=6V×0.25A=1.5W；
（3）开关S接b时，L₁与L₂串联，
由图乙可知，L₂的额定电流为0.3A，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，能正常发光的灯泡为L₁，此时电路的电流I=0.25A，
由图乙可知，L₂两端的电压U₂=2V，
则电源的电压：
U′=U₁+U₂=6V+2V=8V，
电路消耗的总功率：
P=U′I=8V×0.25A=2W．
答：（1）定值电阻R₀的阻值为10Ω；
（2）灯泡L₁的额定电功率为1.5W；
（3）开关S接b时，通过调节电源电压使一只灯泡正常发光，电路消耗的总功率为2W．

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，关键是两灯泡串联时能正常发光灯泡的判断和从图象中获取有用的信息．