Question

如右圖所示的電路中，電源電壓和燈泡電阻不變．當(dāng)閉合開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂、S₃時，電燈L正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為6伏；當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃時，電流表示數(shù)為1安；當(dāng)閉合開關(guān)S₃，斷開開關(guān)S₁、S₂時，燈L的實(shí)際功率為其額定功率的，R₂消耗的功率為0.6瓦．求：燈L的額定功率和電阻R₃的阻值．

Answer 1

解：當(dāng)閉合開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂、S₃時，電路為燈泡L的簡單電路，
∵此時燈泡正常工作，
∴電源的電壓為U=6V；
此時電路中的電流為I_L==
燈泡的額定功率為P_L==---------①
當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃時，燈泡L與R₂并聯(lián)，
則+=1A，即+=1-----------②
當(dāng)閉合開關(guān)S₃，斷開開關(guān)S₁、S₂時，燈泡L與電阻R₁、R₂串聯(lián)，
∵P_L′=P_L，P=I²R，
∴此時電路中的電流為I_L′=I_L=--------③
R₂消耗的功率為P₂=（I_L′）²R₂=（）²R₂----④
由②④兩式得：R_L²-6R_L-40=0
解得R_L=10Ω（R_L=-4Ω舍去），
代入①②③兩式可得：P_L=3.6W，R₂=15Ω，I_L′=0.2A；
電路的總電阻為R===30Ω；
電阻R₃的阻值為R₃=R-R_L-R₂=30Ω-10Ω-15Ω=5Ω
答：燈L的額定功率為3.6W；電阻R₃的阻值為5Ω．
分析：（1）當(dāng)閉合開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂、S₃時，電路為燈泡L的簡單電路，燈泡正常工作的電壓和電源的電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，根據(jù)P=表示出燈泡的額定功率；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃時，燈泡L與R₂并聯(lián)，此時電流表測干路電流，根據(jù)歐姆定律表示出電流表的示數(shù)；
（3）當(dāng)閉合開關(guān)S₃，斷開開關(guān)S₁、S₂時，燈泡L與電阻R₁、R₂串聯(lián)，根據(jù)燈泡的實(shí)際功率和額定功率之間的關(guān)系求出此時電路中的電流，利用P=I²R列出R₂消耗功率的表達(dá)式，聯(lián)立方程求出燈L的額定功率；再根據(jù)歐姆定律求出串聯(lián)電路的總電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出電阻R₃的阻值．
點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵是會識別串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，會用所求的物理量表示已知物理量，會對公式靈活變形，會靈活應(yīng)用歐姆定律和電功率的公式進(jìn)行計(jì)算．