Question

6．如图所示，电路中电源电压和灯L的电阻保持不变，已知定值电阻R₁=18Ω．若只闭合开关S₂时，电流表的示数为0.5A，电压表的示数为3V；若开关S₁、S₂、S₃都闭合时，电流表的示数为3A，此时灯泡L正常发光，则电源电压是12V，小灯泡的额定功率为12W．若只闭合开关S₃时，通电100s，小灯泡消耗的电能是192J．

Answer 1

分析 （1）当只闭合开关S₂时，R₁与R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出R₁两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压；
（2）根据欧姆定律求出R₂的阻值，当开关S₁，S₂，S₃都闭合时，R₂与灯泡L并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R₂的电流，根据并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，灯泡正常发光时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（3）根据欧姆定律求出灯泡的电阻，当只闭合开关S₃时，R₁与灯泡L串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据W=I²Rt求出小灯泡消耗的电能．

解答 解：（1）当只闭合开关S₂时，R₁与R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₁两端的电压：
U₁=IR₁=0.5A×18Ω=9V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U=U₁+U₂=9V+3V=12V；
（2）R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω，
当开关S₁，S₂，S₃都闭合时，R₂与灯泡L并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，通过R₂的电流：
I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{12V}{6Ω}$=2A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过灯泡的电流：
I_L=I′-I₂=3A-2A=1A，
因灯泡正常发光，
所以，灯泡的额定功率：
P_L=U_LI_L=12V×1A=12W，
（3）灯泡的电阻：
R_L=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{1A}$=12Ω；
当只闭合开关S₃时，R₁与灯泡L串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电路中的电流：
I″=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{L}}$=$\frac{12V}{18Ω+12Ω}$=0.4A，
通电100s小灯泡消耗的电能：
W_L=（I″）²R_Lt=（0.4A）²×12Ω×100s=192J．
故答案为：12；12；192．

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、电功公式的综合应用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别以及知道灯泡正常发光时的功率即为额定功率．