Question

如圖所示的電路中，L是標(biāo)有“3V  0.15W”的電燈，R=20Ω．
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合時(shí)，L恰能正常發(fā)光，此時(shí)電流表、電壓表的示數(shù)各多大？
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，電阻R在1min內(nèi)產(chǎn)生多少熱量？
（3）當(dāng)S₁、S₂均斷開(kāi)時(shí)，電燈L的實(shí)際功率是多少？

Answer 1

分析：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合時(shí)，L恰能正常發(fā)光，即此時(shí)該電路中只有燈泡這個(gè)用電器，故此時(shí)電壓表測(cè)的是導(dǎo)線的電壓，通過(guò)燈泡的電流就是電流表的示數(shù)；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，電路中燈泡短路，即電路中只有定值電阻R，由于該電路是純電阻電路，所以此時(shí)消耗的電能全部變?yōu)殡姛�，故�?jù)電能的計(jì)算公式可以計(jì)算電熱；
（3）先據(jù)“3V  0.15W”計(jì)算出燈泡的電阻，而后據(jù)歐姆定律計(jì)算出該電路中的實(shí)際電流，再據(jù)公式P=I²R可計(jì)算出燈泡的實(shí)際功率；

解答：解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合時(shí)，定值電阻R發(fā)生短路，故電壓表測(cè)的是導(dǎo)線的電壓，即示數(shù)為0，電流表測(cè)得是小燈泡的電流；由于此時(shí)燈泡正常發(fā)光，所以此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流就是電流表的示數(shù)，故據(jù)P=UI可知：I=

P

U

=

0.15W

3V

=0.05A；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，電路中燈泡短路，即電路中只有定值電阻R，由于該電路是純電阻電路，所以此時(shí)消耗的電能全部變?yōu)殡姛幔�故Q=W=

U2

R

t=

(3V)2

20Ω

×60s=27J；
（3）當(dāng)S₁、S₂均斷開(kāi)時(shí)，燈泡和定值電阻串聯(lián)，由于燈泡的規(guī)格是：“3V  0.15W”；所以據(jù)公式P=

U2

R

可知，R_L=

U2

P

=

(3V)2

0.15W

=60Ω；故該電路中的實(shí)際電流是：I=

U

R總

=

3V

60Ω+20Ω

=0.0375A；
故此時(shí)燈泡的實(shí)際功率是：P=I²R_L=（0.0375A）²×60Ω=0.084375W≈0.084W；
答：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁斷開(kāi)，S₂閉合時(shí)，L恰能正常發(fā)光，此時(shí)電流表是0.05A；電壓表的示數(shù)是0；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，電阻R在1min內(nèi)產(chǎn)生多少熱量是27J；
（3）當(dāng)S₁、S₂均斷開(kāi)時(shí)，電燈L的實(shí)際功率是0.084W；

點(diǎn)評(píng)：該題考查了根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，利用歐姆定律及電功率有關(guān)公式進(jìn)行的計(jì)算，有一定的難度，關(guān)鍵是搞清楚電路中燈泡和定值電阻的連接關(guān)系，并會(huì)選用合適的公式．