Question

如图所示的电路中，L是标有“3V　0.15W”的电灯，R=20Ω．
（1）当开关S₁断开，S₂闭合时，L恰能正常发光，此时电流表、电压表的示数各多大？
（2）当开关S₁闭合，S₂断开时，电阻R在1min内产生多少热量？
（3）当S₁、S₂均断开时，电灯L的实际功率是多少？

Answer 1

解：（1）当开关S₁断开，S₂闭合时，定值电阻R发生短路，故电压表测的是灯泡的电压，也是电源电压，电流表测得是小灯泡的电流；由于此时灯泡正常发光，所以电压表的示数就是电源电压，也是灯泡的额定电压，故电压表的示数是3V；此时通过小灯泡的电流就是电流表的示数，故据P=UI可知：I===0.05A；
（2）当开关S₁闭合，S₂断开时，电路中灯泡短路，即电路中只有定值电阻R，由于该电路是纯电阻电路，所以此时消耗的电能全部变为电热，故Q=W=t=×60s=27J；
（3）当S₁、S₂均断开时，灯泡和定值电阻串联，由于灯泡的规格是：“3V 0.15W”；所以据公式P=可知，R_L===60Ω；故该电路中的实际电流是：I===0.0375A；
故此时灯泡的实际功率是：P=I²R_L=（0.0375A）²×60Ω=0.084375W≈0.084W；
答：（1）当开关S₁断开，S₂闭合时，L恰能正常发光，此时电流表是0.05A；电压表的示数是3V；
（2）当开关S₁闭合，S₂断开时，电阻R在1min内产生多少热量是27J；
（3）当S₁、S₂均断开时，电灯L的实际功率是0.084W；
分析：（1）当开关S₁断开，S₂闭合时，L恰能正常发光，即此时该电路中只有灯泡这个用电器，故此时灯泡的电压就是电源电压，通过灯泡的电流就是电流表的示数；
（2）当开关S₁闭合，S₂断开时，电路中灯泡短路，即电路中只有定值电阻R，由于该电路是纯电阻电路，所以此时消耗的电能全部变为电热，故据电能的计算公式可以计算电热；
（3）先据“3V 0.15W”计算出灯泡的电阻，而后据欧姆定律计算出该电路中的实际电流，再据公式P=I²R可计算出灯泡的实际功率；
点评：该题考查了根据串联电路的特点，利用欧姆定律及电功率有关公式进行的计算，有一定的难度，关键是搞清楚电路中灯泡和定值电阻的连接关系，并会选用合适的公式．