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，R0是定值電阻，燈泡L1的額定電壓為8V，圖乙是燈泡L2的U﹣I圖象．

（1）當開關S接a時，電壓表示數為1.0V，電流表示數為0.25A，求R0的阻值；
（2）當開關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1W，求燈泡L1的額定功率；
（3）開關S接b時，通過調節電源電壓使燈泡L1正常發光，1min該電路消耗電能是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：當開關S接a時，R0與L1串聯，電壓表測R0兩端的電壓，電流表測電路中的電流，

由I= 可得，R0的阻值：

R0= = =4Ω

答：R0的阻值為4Ω；

（2）解：當開關S接a時，R0與L1串聯，

圖串聯電路中各處的電流相等，

所以，由P=I2R可得，此時電路中的電流：

I= = =0.5A，

因燈泡L1正常發光，所以I額1=I=0.5A，

燈泡L1正常發光時的電壓U額1=8V，

所以，燈泡L1的額定功率：P額1=U額1I額1=8V×0.5A=4W

答：燈泡L1的額定功率為4W；

（3）解：開關S接b時，兩燈泡串聯，由L1正常發光可知，電路中的電流為0.5A，

由乙圖知L2兩端的電壓為4V，

因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，此時的電源電壓：U′=U額1+UL2=8V+4V=12V，

電路1min時間消耗的電能：W=U′It=12V×0.5A×60s=360J．

答：開關S接b時，通過調節電源電壓使燈泡L1正常發光，1min該電路消耗電能是360J

【解析】（1）當開關S接a時，R0與L1串聯，電壓表測R0兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據歐姆定律求出R0的阻值；
（2）當開關S接a時，由燈泡正常發光可知其兩端的電壓和額定電壓相等，根據P=I2R表示出R0的電功率即可求出電路中的電流，根據P=UI求出燈泡L1的額定功率；
（3）開關S接b時，兩燈泡串聯，由燈泡L1正常發光可知電路中的電流，由圖乙可知L2兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點可知電源的電壓，根據W=UIt可知1min該電路消耗的電能．