Question

4．把4Ω的电阻跟标有”12V  9W“字样的小灯泡L串联起来，接在电压是12V的电源上，闭合开关S，如图所示，根据题目中所给条件和所学电学知识算出你所能求得的物理量（算出3个物理量即可，不考虑温度对灯泡电阻的影响）．

Answer 1

分析 （1）已知灯泡的额定功率和额定电压，根据I=$\frac{P}{U}$可求灯泡的额定电流，根据欧姆定律可求灯泡的电阻；
（2）根据电阻的串联求出电路中的总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出灯泡和电阻两端的电压，根据P=UI求出电路中的总功率和灯泡、电阻的电功率．

解答 解：（1）由P=UI可得，小灯泡正常工作时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{9W}{12V}$=0.75A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{0.75A}$=16Ω；
（2）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，灯泡与电阻串联时的总电阻：R_总=R_L+R=16Ω+4Ω=20Ω；
电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{20Ω}$=0.6A；
电路的总功率：P_总=U_总I=12V×0.6A=7.2W；
电阻两端的电压：U_R=IR=0.6A×4Ω=2.4V；
灯泡两端的实际电压：U_L′=IR_L=0.6A×16Ω=9.6V；
电阻的电功率：P_R=U_RI=2.4V×0.6A=1.44W；
灯泡的实际功率：P_L′=U_L′I=9.6V×0.6A=5.76W．
答：（以下答案中任意3个均可）小灯泡正常工作时的电流为0.75A，灯泡的电阻为16Ω，灯泡与电阻串联时的总电阻为20Ω，电路中的电流为0.6A，电路总功率为7.2W，电阻两端电压为2.4V，灯泡两端实际电压为9.6V，电阻的电功率为1.44W，灯泡的实际功率为5.76W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，是一道开放性的题目，要注意知识的灵活应用．