Question

3．如圖：電源電壓恒定不變，小燈泡L標(biāo)有“9V  4.5W”，當(dāng)開關(guān)S₁、S₃閉合，S₂斷開時，電流表示數(shù)為1.25A，這時L正常發(fā)光（燈泡電阻不隨溫度變化）求：
（1）小燈泡正常發(fā)光時，燈泡中電流大小．
（2）電阻R的阻值．
（3）S₁、S₃斷開，S₂閉合時，通電5min電路消耗總的電能．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₃閉合，S₂斷開時，R與L并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)額定電壓下燈泡正常發(fā)光和并聯(lián)電路的電壓特點可知電源的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡中電流大�。�
（2）當(dāng)開關(guān)S₁、S₃閉合，S₂斷開時，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過R的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點求出電阻R的阻值；
（3）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，當(dāng)S₁、S₃斷開，S₂閉合時，R與L串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)W=UIt求出通電5min電路消耗總的電能．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₃閉合，S₂斷開時，R與L并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且小燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓U=U_L=9V，
由P=UI可得，小燈泡正常發(fā)光時的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{4.5W}{9V}$=0.5A；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁、S₃閉合，S₂斷開時，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過R的電流：
I_R=I-I_L=1.25A-0.5A=0.75A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{9V}{0.75A}$=12Ω；
（3）燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{9V}{0.5A}$=18Ω，
當(dāng)S₁、S₃斷開，S₂閉合時，R與L串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I′=$\frac{U}{R+{R}_{L}}$=$\frac{9V}{12Ω+18Ω}$=0.3A，
通電5min電路消耗的總電能：
W=UI′t=9V×0.3A×5×60s=810J．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時，燈泡中電流為0.5A；
（2）電阻R的阻值為12Ω；
（3）S₁、S₃斷開，S₂閉合時，通電5min電路消耗的總電能為810J．

點評 本題考查了串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時電路連接方式的判斷，要注意額定電壓下燈泡正常發(fā)光．