Question

【題目】如圖所示電路中，電源電壓恒定不變，R為定值電阻，小燈泡L上標有“6V 3w”字樣（不考慮小燈泡阻值的變化）．

（1）當S1、S3閉合，S2斷開時，小燈泡L正常發光，電流表示數為0.6A，求電源電壓和電阻R的阻值；

（2）當S2閉合，S1、S3斷開時．求小燈泡L工作1min所消耗的電能．

Answer 1

【答案】（1）電源電壓為6V，定值電阻的阻值為60Ω；（2）小燈泡L工作1min所消耗的電能為5J．

【解析】試題分析：（1）當S1、S3閉合，S2斷開時，燈泡和定值電阻并聯，已知燈泡額定電壓和發光狀態，可以得到電源電壓；已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈泡正常發光電流；已知干路電流和燈泡通過的電流，可以得到通過定值電阻R的電流；已知定值電阻兩端電壓和通過的電流，利用公式R=得到定值電阻阻值；

（2）當S2閉合，S1、S3斷開時，燈泡和定值電阻串聯，已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈泡電阻；已知燈泡和定值電阻阻值，可以得到串聯電路總電阻；已知電源電壓和電路總電阻，可以得到串聯電路電流；已知燈泡電阻、工作時間和通過的電流，利用公式W=I2Rt得到燈泡消耗的電能．

解：（1）當S1、S3閉合，S2斷開時，燈泡和定值電阻并聯，

已知燈泡正常發光，所以電源電壓為U=U額=6V；

由P=UI可知，燈泡正常發光的電流為：I額===0.5A，

通過定值電阻的電流為I=I總﹣I額=0.6A﹣0.5A=0.1A；

由I=可知，定值電阻的阻值為：R===60Ω；

（2）當S2閉合，S1、S3斷開時，燈泡和定值電阻串聯，

由P=可知，燈泡電阻為R額===12Ω，

串聯電路總電阻為R串=R+R額=60Ω+12Ω=72Ω，

串聯電路電流為I串===A，

小燈泡L工作1min所消耗的電能為：

W=I串2R額t=（A）2×12Ω×60s=5J．

答：（1）電源電壓為6V，定值電阻的阻值為60Ω；

（2）小燈泡L工作1min所消耗的電能為5J．