Question

13．如图甲所示，定值电阻R₀的阻值为4Ω，电源为实验室常用的电压可调的直流学生电源，灯炮L₁的额定电压为8V，乙图是灯泡L₂的U-I图象．
（1）当开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L₁正常发光，此时R₀消耗的功率为1W，求灯泡L₁的额定功率．
（2）当开关S接b时，调节电源电压，使灯泡L₁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，由灯泡正常发光可知其两端的电压和额定电压相等，根据P=I²R表示出R₀的电功率即可求出电路中的电流，根据P=UI求出灯泡L₁的额定功率；
（2）开关S接b时，两灯泡串联，由灯泡L₁正常发光可知电路中的电流，由图乙可知L₂两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电源的电压，根据P=UI可知电路消耗的总功率．

解答 解：（1）当开关S接a时，R₀与L₁串联，
由P=I²R可得，此时电路中的电流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\sqrt{\frac{1W}{4Ω}}$=0.5A，
因灯泡正常发光时的电压U_L1=8V，
所以，灯泡L₁的额定功率：
P_L1=U_L1I=8V×0.5A=4W；
（2）开关S接b时，两灯泡串联，由L₁正常发光可知，电路中的电流为0.5A，
由乙图知L₂两端的电压为4V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时电源的电压：
U=U₁+U₂=8V+4V=12V，
电路消耗的总功率：
P=UI=12V×0.5A=6W．
答：（1）灯泡L₁的额定功率为4W；
（2）当开关S接b时，调节电源电压，使灯泡L₁正常发光，则电路消耗的总功率为6W．

点评 本题考查了串联电路的特点和电功率公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等以及从图象中读出电流对应的电压．