Question

13．如圖甲所示，定值電阻R₀的阻值為4Ω，電源為實(shí)驗(yàn)室常用的電壓可調(diào)的直流學(xué)生電源，燈炮L₁的額定電壓為8V，乙圖是燈泡L₂的U-I圖象．
（1）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)R₀消耗的功率為1W，求燈泡L₁的額定功率．
（2）當(dāng)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，求電路消耗的總功率．

Answer 1

分析 （1）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)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；
（2）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)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電源的電壓，根據(jù)P=UI可知電路消耗的總功率．

解答 解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，R₀與L₁串聯(lián)，
由P=I²R可得，此時(shí)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(shí)的電壓U_L1=8V，
所以，燈泡L₁的額定功率：
P_L1=U_L1I=8V×0.5A=4W；
（2）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，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時(shí)電源的電壓：
U=U₁+U₂=8V+4V=12V，
電路消耗的總功率：
P=UI=12V×0.5A=6W．
答：（1）燈泡L₁的額定功率為4W；
（2）當(dāng)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，則電路消耗的總功率為6W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和電功率公式的應(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讀出電流對(duì)應(yīng)的電壓．