Question

【题目】如图所示，电路中电源电压和灯泡L的电阻保持不变，已知定值电阻R1=12Ω．求：
（1）只闭合S2时，电流表示数为0.5A，电压表示数为2V，R2的阻值和电源电压；
（2）同时闭合S1、S2、S3 ， 电流表示数为3A，此时灯泡L正常发光，小灯泡的额定功率和电阻；
（3）只闭合开关S3时，通电1min，整个电路消耗的电能是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：当只闭合开关S2时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，

电流表的示数为I=0.5A，电压表的示数为U2=2V，

由I= 可得R2的阻值：

R2= = =4Ω；

R1两端的电压：

U1=IR1=0.5A×12Ω=6V，

则电源的电压：U=U1+U2=6V+2V=8V

（2）解：当开关S1，S2，S3都闭合时，R1被短路，R2与灯泡L并联，电流表测干路电流，即干路电流I′=3A，

通过R2的电流I2= = =2A，

根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：

通过灯泡的电流：IL=I′﹣I2=3A﹣2A=1A，

由于灯泡正常发光，则额定功率P额=PL=UIL=8V×1A=8W；

由I= 可得灯泡的电阻：

RL= = =8Ω

（3）解：只闭合开关S3时，R1与灯泡串联，

则R=R1+RL=12Ω+8Ω=20Ω，

则整个电路消耗的电能W= t= ×60s=192J

【解析】（1）只闭合开关S2时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联电路特点和欧姆定律计算R1两端的电压，进而计算出电源电压；（2）三个开关都闭合时，R1被短路，R2与灯泡L并联，电流表测干路电流，根据并联电路的特点和欧姆定律计算灯泡功率和电阻；（3）只闭合开关S3时，R1与灯泡串联，根据串联电路的特点求出总电阻，利用W= t计算整个电路消耗的电能．
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用和电功的计算，需要了解欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）才能得出正确答案．