Question

2．如圖所示電路中，R₁=2Ω，R₂=3Ω．當開關S₁閉合，S₂、S₃斷開時，電流表示數為0.6A；當開關S₁、S₂、S₃都閉合時，電流表示數為1.5A，且燈泡正常發(fā)光．設電源電壓不變，求：
（1）電源電壓；
（2）燈泡的額定功率；
（3）此電路以最大功率工作10min消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）當開關S₁閉合，S₂，S₃斷開時，電阻R_l、R₂串聯(lián)，電流表測總電流，根據電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）當開關S₁、S₂、S₃都閉合時，R₂和燈泡L并聯(lián)，電流表測干路電流，根據并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出通過電阻R₂的電流，根據并聯(lián)電路電流特點可求通過燈泡的電流，根據公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）當S₁，S₂，S₃都閉合時電路以最大功率工作，根據W=UIt求出10min消耗的電能．

解答 解：（1）當開關S₁閉合，S₂，S₃斷開時，電阻R_l、R₂串聯(lián)，電流表測總電流，
由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和得：
R_串=R₁+R₂=2Ω+3Ω=5Ω，
根據歐姆定律可得，電源的電壓：
U=IR_串=0.6A×5Ω=3V；
（2）當開關S₁，S₂，S₃都閉合時，R₂和燈泡L并聯(lián)，電流表測干路電流，
由于并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
則通過R₂的電流：I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{3Ω}$=1A，
由于并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
則通過燈泡的電流I_L=I′-I₂=1.5A-1A=0.5A，
由于燈泡正常發(fā)光，則燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=UI_L=3V×0.5A=1.5W；
（3）當S₁，S₂，S₃都閉合時，R₂和燈泡L并聯(lián)，電路中電流最大，則功率最大，
消耗的電能W=UI′t=3V×1.5A×10×60s=2700J．
答：（1）電源電壓為3V；
（2）燈泡的額定功率1.5W；
（3）此電路以最大功率工作10min消耗的電能是2700J．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功公式的應用，關鍵是開關閉合斷開、閉合時電路串并聯(lián)的辨別以及知道額定電壓下燈泡正常發(fā)光．