Question

【題目】在圖甲所示的電路中，已知電源為電壓可調的直流學生電源，燈泡L1的額定電壓為8 V，燈泡L2的額定電壓為6 V，圖乙是燈泡L2的U－I圖象.

　　

　　　　甲　　　　　　　　　　乙

（1）當開關S接a時，電壓表的示數為1.2 V，電流表的示數為0.3 A，求定值電阻R0的阻值.

（2）開關S接a時，調節電源電壓，使燈泡L1正常發光，此時R0消耗的功率為1 W，求燈泡L1的額定功率.

（3）開關S接b時，通過調節電源電壓可使電路允許達到的最大總功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）4 Ω；（2）4W；（3）6 W。

【解析】

（1）當開關S接a時，燈泡L1與電阻R0串聯，電流表測量的是整個電路中的電流，電壓表測量的是電阻R0兩端的電壓（如圖所示），知道電阻R0兩端的電壓和通過的電流，可利用公式計算出電阻R0的阻值。

（2）調節電源電壓，使燈泡L1正常發光時，則燈泡L1兩端的電壓為額定電壓，知道此時電阻R0消耗的功率和其阻值的大小，可利用公式計算出此時電路中的電流，最后再利用公式計算出燈泡L1的額定功率。

（3）開關S接b時，燈泡L1與燈泡L2串聯，電流表測量的是整個電路中的電流，電壓表測量的是燈泡L2兩端的電壓（如圖所示），而燈泡L1正常發光，則此時電路中的電流為0.5A，從燈泡L2的U-I圖像上找到當電流為0.5A時，燈泡L2兩端的電壓，又知道燈泡L1的額定電壓，利用串聯電路電壓的特點計算出電源電壓，最后再利用公式計算出電路允許達到的最大總功率。

（1）當開關S接a時，燈泡L1與電阻R0串聯（如下圖所示），

∵，∴電阻R0的阻值為：。

（2）當開關S接a時，燈泡L1與電阻R0串聯，∵燈泡L1正常發光時，∴燈泡L1兩端的電壓為額定電壓U1=8V，又∵此時R0消耗的功率為P0=1W，而R0=4Ω，∴此時電路中的電流為：，即I1=I0=0.5A，燈泡L1的額定功率為：。

（3）開關S接b時，燈泡L1與燈泡L2串聯（如下圖所示），

∵燈泡L1正常發光，∴此時電路中的電流為，從燈泡L2的U-I圖像可知，當電流為0.5A時，燈泡L2兩端的電壓為U2=4V，則電源電壓為：，∴電路允許達到的最大總功率：。

答：（1）定值電阻R0的阻值為4Ω。

（2）燈泡L1的額定功率為4W。

（3）電路允許達到的最大總功率為6W。