Question

如圖所示電路，電源電壓保持不變，燈泡L上標有“6V3W”字樣，當S₁、S均閉合時，燈泡正常發光．求：
（1）燈絲電阻；
（2）燈泡正常發光20min消耗的電能；
（3）當S₁閉合，S斷開時，通過電路的電流為0.2A，則此時R的功率是多少；（假設燈絲電阻不變）

Answer 1

分析：（1）當S₁、S₂均閉合時，電路為燈泡L的簡單電路，根據燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等得出電源的電壓，根據P=

U2

R

求出燈泡的電阻；
（2）燈泡正常發光時的功率和額定功率相等，根據W=Pt求出燈泡正常發光20min消耗的電能；
（3）當S₁閉合，S₂斷開時，燈泡L與電阻R串聯，電流表測電路中的電流，根據歐姆定律可求燈泡兩端的電壓，利用P=UI可求燈泡的實際功率，根據串聯電路的電壓特點可求電阻R兩端的電壓，根據P=UI可求R消耗的電功率．

解答：解：（1）當S₁、S₂均閉合時，電路為燈泡L的簡單電路，
∵燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，
∴電源的電壓U=U_L額=6V，
根據P=

U2

R

可得，燈泡的電阻：
R_L=

U 2 L額

PL額

=

(6V)2

3W

=12Ω；
（2）燈泡正常發光時的功率為3W，
正常發光20min消耗的電能：
W=Pt=3W×20×60s=3600J；
（3）當S₁閉合，S₂斷開時，燈泡L與電阻R串聯，電流表測電路中的電流，
根據歐姆定律可得，燈泡兩端的電壓：
U_L=IR_L=0.2A×12Ω=2.4V，
此時燈泡的實際功率：
P_L=U_LI=2.4V×0.2A=0.48W；
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴定值電阻R兩端的電壓U_R=U-U_L=6V-2.4V=3.6V，
P_R=U_RI=3.6V×0.2A=0.72W．
答：（1）燈絲電阻為12Ω；
（2）燈泡正常發光20min消耗的電能為3600J；
（3）此時R的功率是0.72W．

點評：本題考查了求燈絲電阻、燈泡消耗的電能等問題，分析清楚電路結構、熟練應用電功率公式及其變形公式、串聯電路特點、歐姆定律是解題的關鍵．