Question

16．在圖甲所示的電路中，已知電源為電壓可調(diào)的直流電源，燈泡L₁的額定電壓為8V，圖乙是燈泡L₂的U-I圖象．當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，電壓表的示數(shù)為4V，電流表的示數(shù)為1A，求：

（1）定值電阻R₀的阻值為多少？
（2）當(dāng)開關(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，則燈泡L₁的額定功率是多少？
（3）開關(guān)S接b時(shí)，通過調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，電源消耗的總功率是多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測(cè)R₀兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻R₀的阻值；
（2）當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，燈泡L₁正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=I²R求出電路中的電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡L₁的額定功率；
（3）開關(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求出電源消耗的總功率．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，R₀與L₁串聯(lián)，電壓表測(cè)R₀兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻R₀的阻值：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{4V}{1A}$=4Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，R₀與L₁串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI=I²R可得，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)的電壓和額定電壓相等，
所以，燈泡L₁的額定功率：
P₁=U₁I′=8V×0.5A=4W；
（3）開關(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I′=0.5A，
由圖乙可知，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=U₁+U₂=8V+4V=12V，
電源消耗的總功率：
P=UI′=12V×0.5A=6W．
答：（1）定值電阻R₀的阻值為4Ω；
（2）燈泡L₁的額定功率是4W；
（3）開關(guān)S接b時(shí)，通過調(diào)節(jié)電源電壓，使燈泡L₁正常發(fā)光，電源消耗的總功率是6W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．