Question

如图所示电路，电源电压保持不变，灯泡L上标有“6V 3W”字样，当S₁、S₂均闭合时，灯泡正常发光．求：
（1）灯丝电阻
（2）灯泡正常发光1h消耗的电能；
（3）当S₁闭合，S₂断开时，通过电路的电流为0.2A，根据题中所给条件，请你计算出两个同的物理量．（假设灯丝电阻不变）

Answer 1

分析：（1）由灯泡铭牌可知，灯泡额定电压是6V，额定功率是3W，由电功率的变形公式可以求出灯丝电阻．
（2）已知灯泡额定功率及正常发光时间，由电功率的变形公式可以求出灯泡消耗的电能．
（3）由电路图可知，当S₁闭合，S₂断开时，灯泡与电阻R串联，由欧姆定律可求出灯泡两端电压，由串联电路特点可以求出灯泡两端电压，由欧姆定律可以求出电阻R阻值，由电功率公式可以求出电路总功率等问题．

解答：解：（1）∵P=

U2

R

，∴灯丝电阻R_L=

U 2 L额

PL额

=

(6V)2

3W

=12Ω；
（2）灯泡正常发光时间t=1h=3600s，
∵P=

W

t

，∴灯泡消耗的电能
W_L=P_L额t=3W×3600s=1.08×10⁵J；
（3）由电路图可知，当S₁、S₂均闭合时，
灯泡接在电源两端，此时灯泡正常发光，
则电源电压U=U_L=6V；
由电路图可知，当S₁闭合，S₂断开时，
灯L和电阻R串联，此时电路电流I=0.2A，
①灯L的电压U_L′=I′R_L=0.2A×l2Ω=2.4V；
②电阻两端电压U_R=U-U_L′=6V-2.4V=3.6V；
③∵I=

U

R

，∴电阻阻值R=

UR

I′

=

3.6V

0.2A

=18Ω；
④电路消耗的总功率P_总=UI′=6V×0.2A=1.2W；
答：（1）灯丝电阻是12Ω．
（2）灯泡正常发光1h消耗的电能是1.08×10⁵J．
（3）当S₁闭合，S₂断开时，通过电路的电流为0.2A，
可求出：①灯泡实际电压是2.4V；
②电阻两端电压是3.6V．
③电阻阻值是18Ω．
④电路消耗的总功率是1.2W．

点评：本题考查了求灯丝电阻、灯泡消耗的电能等问题，最后一问是开放题，根据题意求出有关的物理量，只要合理即可；
分析清楚电路结构、熟练应用电功率公式及其变形公式、串联电路特点、欧姆定律即可正确解题．