Question

15．如图所示，电源电压保持不变，R为定值电阻，灯泡L标有“6V 3W”字样，当开关S、S₁同时闭合时，灯泡L正常发光；当开关S闭合，S₁断开时，电流表示数为0.2A（设灯丝电阻不受温度影响）．求：
（1）电源电压
（2）电阻R的阻值
（3）当开关S闭合，S₁断开时，灯泡L消耗的实际功率．

Answer 1

分析 （1）当开关S、S₁同时闭合时，电路为灯泡L的简单电路，根据灯泡正常发光时的电压和额定电压相等得出电源的电压；
（2）当开关S闭合，S₁断开时，R与L串联，根据I=$\frac{U}{R}$求得电路中的总电阻，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻；然后可得电阻R的阻值
（3）当开关S断开时，灯泡与R串联，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI=I²R求出灯泡L的实际功率．

解答 解：（1）当开关S、S₁同时闭合时，灯泡L正常发光，电路为灯泡L的简单电路，
灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，
电源的电压U=U_L额=6V；
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得灯泡的电阻：R_L=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，
当开关S闭合，S₁断开时，灯泡L与R串联，
由I=$\frac{U}{R}$可得电路中的总电阻R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
串联电路的总阻值等于串联的各电阻阻值之和，
R=R_总-R_L=30Ω-12Ω=18Ω，
（3）由P=UI=I²R得灯泡L的实际功率：P_L=I²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W．
答：（1）电源电压为6V；
（2）电阻R的阻值为18Ω
（3）当开关S闭合，S₁断开时，灯泡L消耗的实际功率为0.48W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．