Question

如圖所示的電路中，L是標有“3V  0.15W”的電燈，R=20Ω．
（1）當開關S₁斷開，S₂閉合時，L恰能正常發光，此時電流表、電壓表的示數各多大？
（2）當開關S₁閉合，S₂斷開時，電阻R在1min內產生多少熱量？
（3）當S₁、S₂均斷開時，電燈L的實際功率是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）當開關S₁斷開，S₂閉合時，L恰能正常發光，即此時該電路中只有燈泡這個用電器，故此時燈泡的電壓就是電源電壓，通過燈泡的電流就是電流表的示數；
（2）當開關S₁閉合，S₂斷開時，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，所以此時消耗的電能全部變為電熱，故據電能的計算公式可以計算電熱；
（3）先據“3V  0.15W”計算出燈泡的電阻，而后據歐姆定律計算出該電路中的實際電流，再據公式P=I²R可計算出燈泡的實際功率；
解答：解：（1）當開關S₁斷開，S₂閉合時，定值電阻R發生短路，故電壓表測的是燈泡的電壓，也是電源電壓，電流表測得是小燈泡的電流；由于此時燈泡正常發光，所以電壓表的示數就是電源電壓，也是燈泡的額定電壓，故電壓表的示數是3V；此時通過小燈泡的電流就是電流表的示數，故據P=UI可知：I===0.05A；
（2）當開關S₁閉合，S₂斷開時，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，所以此時消耗的電能全部變為電熱，故Q=W=t=×60s=27J；
（3）當S₁、S₂均斷開時，燈泡和定值電阻串聯，由于燈泡的規格是：“3V  0.15W”；所以據公式P=可知，R_L===60Ω；故該電路中的實際電流是：I===0.0375A；
故此時燈泡的實際功率是：P=I²R_L=（0.0375A）²×60Ω=0.084375W≈0.084W；
答：（1）當開關S₁斷開，S₂閉合時，L恰能正常發光，此時電流表是0.05A；電壓表的示數是3V；
（2）當開關S₁閉合，S₂斷開時，電阻R在1min內產生多少熱量是27J；
（3）當S₁、S₂均斷開時，電燈L的實際功率是0.084W；
點評：該題考查了根據串聯電路的特點，利用歐姆定律及電功率有關公式進行的計算，有一定的難度，關鍵是搞清楚電路中燈泡和定值電阻的連接關系，并會選用合適的公式．