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5.如图所示电路,电源两端的电压保持不变,灯L上标有“10V、2W”字样,开关S闭合时,灯L恰能正常发光,电压表的示数是2V;当开关S断开时,灯L的实际功率是0.5W.(灯丝的电阻不随温度变化)
(1)灯泡的电阻;
(2)电源电压;
(3)求R1的阻值.

分析 (1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻;
(2)当S闭合时,定值电阻R1短路,R2与灯泡串联,电压表测R2两端的电压,灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据串联电路的电压特点求出电源的电压;
(3)当S闭合时,根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流,利用欧姆定律求出R2的阻值;当开关S断开时,两个定值电阻和灯泡串联,根据P=I2R求出电路中的电流,利用欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出R1的阻值.

解答 解:(1)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,灯泡的电阻:
RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{(10V)^{2}}{2W}$=50Ω;
(2)当S闭合时,定值电阻R1短路,R2与灯泡串联,电压表测R2两端的电压,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且小灯泡正常发光,
所以,电源的电压:
U=UL+U2=10V+2V=12V;
(3)当S闭合时,
因串联电路中各处的电流相等,且小灯泡正常发光,
所以,由P=UI可得,电路中的电流:
IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{2W}{10V}$=0.2A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,R2的阻值:
R2=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{L}}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω,
当开关S断开时,两个定值电阻和灯泡串联,
由P=I2R可得,电路中的电流:
I=$\sqrt{\frac{{P}_{L}′}{{R}_{L}}}$=$\sqrt{\frac{0.5W}{50Ω}}$=0.1A,
电路中的总电阻:
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.1A}$=120Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R1的阻值:
R1=R-RL-R2=120Ω-10Ω-50Ω=60Ω.
答:(1)灯泡的电阻为50Ω;
(2)电源电压为12V;
(3)R1的阻值为60Ω.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等.

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