Question

8．如圖所示，燈L標(biāo)有“6V  3W”字樣，電源電壓恒為6V，定值電阻R=6Ω，設(shè)燈L的阻值不隨溫度變化而變化．求
（1）燈L正常發(fā)光時(shí)的電阻是多少？
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，電阻R在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？
（3）要使整個(gè)電路消耗的電功率最�。ㄇ译娐冯娏鞑粸�0），各開(kāi)關(guān)的合閉情況應(yīng)如何？此時(shí)的最小電功率為多少？

Answer 1

分析 （1）已知燈泡額定電壓和額定功率，可以得到燈正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，燈和R并聯(lián)，利用I=$\frac{U}{R}$和Q=I²Rt求出產(chǎn)生的熱量；
（3）當(dāng)斷開(kāi)S₁、S₃，閉合S₂時(shí)，燈L與電阻R串聯(lián)，整個(gè)電路消耗的電功率最小；利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$結(jié)合歐姆定律求出最小電功率．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得燈正常發(fā)光時(shí)的電阻：R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當(dāng)閉合S₁、S₃時(shí)，燈L與電阻R并聯(lián)接在電源兩端，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{6Ω}$=1A，
電阻R在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是Q=I²Rt=（1A）²×6Ω×60s=360J；
（3）當(dāng)斷開(kāi)S₁、S₃，閉合S₂時(shí)，燈L與電阻R串聯(lián)，整個(gè)電路消耗的電功率最小；
R_串=R_L+R=12Ω+6Ω=18Ω，
I_min=$\frac{U}{{R}_{串}}$=$\frac{6V}{18Ω}$=$\frac{1}{3}$A，
電路消耗的最小功率為P_min=UI_min=6V×$\frac{1}{3}$A=2W．
答：（1）燈L正常發(fā)光時(shí)的電阻是12Ω；
（2）只閉合S₁、S₃時(shí)，電阻R在60s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是360J；
（3）要使整個(gè)電路消耗的電功率最小，需要斷開(kāi)S₁、S₃，閉合S₂；此時(shí)的最小電功率為2W．

點(diǎn)評(píng) 該題主要考查學(xué)生對(duì)于電功率、電熱計(jì)算公式和電路狀態(tài)的理解和掌握，屬于中考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)．