Question

（2008?石景山區(qū)二模）如圖所示，電路中的總電壓和燈L的電阻保持不變，電阻R₂的阻值為10Ω．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂和S₃時(shí)，燈L正常發(fā)光，電流表示數(shù)為I；當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，斷開(kāi)S₃時(shí)，電流表示數(shù)為I’，且I：I’=3：5；當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₃，斷開(kāi)S₁、S₂時(shí)，燈L的實(shí)際功率為其額定功率的

1

9

，電阻R₁消耗的功率為0.3W，求：
（1）燈L的額定功率；
（2）電源電壓．

Answer 1

分析：先畫出三種情況的等效電路圖；
（1）先根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出圖乙中電路的總電阻，根據(jù)歐姆定律結(jié)合電流表的示數(shù)求出R₁、R_L之間的關(guān)系，根據(jù)P=I²R結(jié)合丙圖中電阻R₁消耗的功率得出燈L的實(shí)際功率，利用燈L的實(shí)際功率和額定功率關(guān)系求出燈L的額定功率．
（2）根據(jù)P=I²R結(jié)合圖丙中燈L的實(shí)際功率和額定功率功率之間的關(guān)系得出燈泡兩端的實(shí)際電壓，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)表示出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律表示出燈泡的實(shí)際電壓，得出等式結(jié)合已知條件求出燈泡的電阻，再根據(jù)P=

U2

R

的變形式得出電源電壓．

解答：解：當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂和S₃時(shí)，等效電路圖如圖甲所示；
當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，斷開(kāi)S₃時(shí)，等效電路圖如圖乙所示；
當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₃，斷開(kāi)S₁、S₂時(shí)，等效電路圖如圖丙所示．

（1）由圖乙可知，R_并=

RLR1

RL+R1

，
由圖甲、乙：∵

I

I′

=

R并

RL

=

3

5

，
∴

R1

RL

=

3

2

------------------①
由圖丙：∵

P ′ 1

P ′ L

=

R1

RL

=

3

2

，
∴

P

′ L

=

2

3

P

′ 1

=0.2W，
∴P_L=9P_L^′=9×0.2W=1.8W；
（2）∵

P ′ L

PL

=

1

9

，
∴

U ′ L

U

=

1

3

，
∴

URL

RL+R1+R2

=

1

3

U，
把①和R₂=10Ω代入得：R_L=20Ω，
∴U=

PLRL

=

1.8W×20Ω

=6V．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率的計(jì)算；關(guān)鍵是對(duì)電路的分析，明白開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與閉合時(shí)電路的連接情況，正確畫出等效電路圖；難點(diǎn)是根據(jù)燈泡的功率關(guān)系把已知條件和所求物理量聯(lián)系到一塊．