Question

10．在如圖甲所示的電路中，已知電源為電壓可調(diào)的直流學生電源，燈泡L₁的額定電壓為8V，如圖乙是燈泡L₂的U-I圖象．
（1）當開關S接a時，電壓表的示數(shù)為1.2V，電流表的示數(shù)為0.3A，求定值電阻R₀的阻值；
（2）當開關S接a時，調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)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(diào)節(jié)電源電壓使燈泡L₁正常發(fā)光，求電路消耗的總功率．

Answer 1

分析 （1）當開關S接a時，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測R₀兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值；
（2）當開關S接a時，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)P=I²R表示出R₀的電功率即可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁的額定功率；
（3）開關S接b時，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)串聯(lián)電路的電壓特點可知電源的電壓，根據(jù)P=UI求出電路消耗的總功率．

解答 解：（1）當開關S接a時，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測R₀兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω；
（2）當開關S接a時，
因串聯(lián)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=$\sqrt{\frac{{P}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\sqrt{\frac{1W}{4Ω}}$=0.5A，
因燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L1=8V，
所以，燈泡L₁的額定功率：
P_L1=U_L1I=8V×0.5A=4W；
（3）開關S接b時，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，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_L1+U_L2=8V+4V=12V，
電路消耗的總功率：
P=UI=12V×0.5A=6W．
答：（1）定值電阻R₀的阻值為4Ω；
（2）燈泡L₁的額定功率為4W；
（3）開關S接b時，通過調(diào)節(jié)電源電壓使燈泡L₁正常發(fā)光，則電路消耗的總功率為6W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功率公式的靈活應用，關鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．