Question

14．在圖甲所示的電路中，已知電源為電壓可調(diào)的直流學(xué)生電源，R₀是定值電阻，燈泡L₁的額定電壓為12V，且阻值不變，圖乙是燈泡L₂的U-I圖象．

（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，電壓表示數(shù)為1.5V，電流表示數(shù)為0.25A，求R₀的阻值；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，此時(shí)L₁消耗的功率為6W，求R₀的實(shí)際功率；
（3）開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，在一段時(shí)間內(nèi)L₂消耗300J的電能，求電路閉合了多少分鐘？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測(cè)R₀兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，由燈泡正常發(fā)光可知其兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=UI求出電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出R₀的實(shí)際功率；
（3）開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，兩燈泡串聯(lián)，由燈泡L₁正常發(fā)光可知電路中的電流，由圖乙可知L₂兩端的電壓，根據(jù)W=UIt求出電路工作的時(shí)間．

解答 解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測(cè)R₀兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$=$\frac{1.5V}{0.25A}$=6Ω；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a，燈泡L₁正常發(fā)光時(shí)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
R₀的實(shí)際功率：
P₀=I²R₀=（0.5A）²×6Ω=1.5W；
（3）開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，兩燈泡串聯(lián)，由L₁正常發(fā)光可知，電路中的電流為0.5A，
由乙圖知L₂兩端的電壓為4V，
由W=UIt可得，電路工作的時(shí)間：
t=$\frac{{W}_{2}}{{U}_{2}I}$=$\frac{300J}{4V×0.5A}$=150s=2.5min．
答：（1）R₀的阻值為6Ω；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，則R₀的實(shí)際功率為1.5W；
（3）開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，在一段時(shí)間內(nèi)L₂消耗300J的電能，則電路閉合2.5min．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等以及從圖象中獲取有用的信息．