Question

【題目】如圖所示，電路中電源電壓和燈泡L的電阻保持不變，已知定值電阻R1=12Ω．求：
（1）只閉合S2時，電流表示數為0.5A，電壓表示數為2V，R2的阻值和電源電壓；
（2）同時閉合S1、S2、S3 ， 電流表示數為3A，此時燈泡L正常發光，小燈泡的額定功率和電阻；
（3）只閉合開關S3時，通電1min，整個電路消耗的電能是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：當只閉合開關S2時，R1與R2串聯，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，

電流表的示數為I=0.5A，電壓表的示數為U2=2V，

由I= 可得R2的阻值：

R2= = =4Ω；

R1兩端的電壓：

U1=IR1=0.5A×12Ω=6V，

則電源的電壓：U=U1+U2=6V+2V=8V

（2）解：當開關S1，S2，S3都閉合時，R1被短路，R2與燈泡L并聯，電流表測干路電流，即干路電流I′=3A，

通過R2的電流I2= = =2A，

根據并聯電路干路電流等于各支路電流之和可知：

通過燈泡的電流：IL=I′﹣I2=3A﹣2A=1A，

由于燈泡正常發光，則額定功率P額=PL=UIL=8V×1A=8W；

由I= 可得燈泡的電阻：

RL= = =8Ω

（3）解：只閉合開關S3時，R1與燈泡串聯，

則R=R1+RL=12Ω+8Ω=20Ω，

則整個電路消耗的電能W= t= ×60s=192J

【解析】（1）只閉合開關S2時，R1與R2串聯，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據串聯電路特點和歐姆定律計算R1兩端的電壓，進而計算出電源電壓；（2）三個開關都閉合時，R1被短路，R2與燈泡L并聯，電流表測干路電流，根據并聯電路的特點和歐姆定律計算燈泡功率和電阻；（3）只閉合開關S3時，R1與燈泡串聯，根據串聯電路的特點求出總電阻，利用W= t計算整個電路消耗的電能．
【考點精析】關于本題考查的歐姆定律及其應用和電功的計算，需要了解歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）才能得出正確答案．