Question

17．如圖所示電路中，R是阻值為6Ω的定值電阻，燈泡L₁、L₂分別標有“6V 3W”和“3V 1.5W”，電源電壓保持不變．
（1）請問小燈泡L₂燈絲的阻值多大？（忽略燈絲電阻變化）
（2）只閉合開關(guān)S₃時，燈泡L₂正常發(fā)光．電源電壓為多少？
（3）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時，通電1min，整個電路消耗的總電能是多少？

Answer 1

分析 （1）知道L₂的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出其燈絲的阻值；
（2）只閉合開關(guān)S₃時，R與L₂串聯(lián)，燈泡L₂正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=UI求出電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時，L₁與R并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和額定電壓下燈泡的實際功率與額定功率相等可知燈泡的電功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R的電功率，電路的總功率等于兩者功率之和，根據(jù)W=Pt求出通電1min整個電路消耗的總電能．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，小燈泡L₂燈絲的阻值：
R₂=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{（3V）^{2}}{1.5W}$=6Ω；
（2）只閉合開關(guān)S₃時，R與L₂串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R+R₂）=0.5A×（6Ω+6Ω）=6V；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時，L₁與R并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且額定電壓下燈泡的實際功率與額定功率相等，
所以，燈泡L₁的電功率P₁=3W，
R的電功率：
P_R=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（6V）^{2}}{6Ω}$=6W，
因電路中總功率等于各用電器功率之和，
所以，電路的總功率：
P=P₁+P_R=3W+6W=9W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，通電1min整個電路消耗的總電能：
W=Pt=9W×60s=540J．
答：（1）小燈泡L₂燈絲的阻值為6Ω；
（2）電源電壓為6V；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時，通電1min，整個電路消耗的總電能是540J．

點評 本題考查了串聯(lián)串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應(yīng)用，要注意電路中的總功率等于各用電器功率之和．