Question

【题目】在图甲所示的电路中，已知电源为电压可调的直流学生电源，灯泡L1的额定电压为8 V，灯泡L2的额定电压为6 V，图乙是灯泡L2的U－I图象.

　　

　　　　甲　　　　　　　　　　乙

（1）当开关S接a时，电压表的示数为1.2 V，电流表的示数为0.3 A，求定值电阻R0的阻值.

（2）开关S接a时，调节电源电压，使灯泡L1正常发光，此时R0消耗的功率为1 W，求灯泡L1的额定功率.

（3）开关S接b时，通过调节电源电压可使电路允许达到的最大总功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）4 Ω；（2）4W；（3）6 W。

【解析】

（1）当开关S接a时，灯泡L1与电阻R0串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R0两端的电压（如图所示），知道电阻R0两端的电压和通过的电流，可利用公式计算出电阻R0的阻值。

（2）调节电源电压，使灯泡L1正常发光时，则灯泡L1两端的电压为额定电压，知道此时电阻R0消耗的功率和其阻值的大小，可利用公式计算出此时电路中的电流，最后再利用公式计算出灯泡L1的额定功率。

（3）开关S接b时，灯泡L1与灯泡L2串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是灯泡L2两端的电压（如图所示），而灯泡L1正常发光，则此时电路中的电流为0.5A，从灯泡L2的U-I图像上找到当电流为0.5A时，灯泡L2两端的电压，又知道灯泡L1的额定电压，利用串联电路电压的特点计算出电源电压，最后再利用公式计算出电路允许达到的最大总功率。

（1）当开关S接a时，灯泡L1与电阻R0串联（如下图所示），

∵，∴电阻R0的阻值为：。

（2）当开关S接a时，灯泡L1与电阻R0串联，∵灯泡L1正常发光时，∴灯泡L1两端的电压为额定电压U1=8V，又∵此时R0消耗的功率为P0=1W，而R0=4Ω，∴此时电路中的电流为：，即I1=I0=0.5A，灯泡L1的额定功率为：。

（3）开关S接b时，灯泡L1与灯泡L2串联（如下图所示），

∵灯泡L1正常发光，∴此时电路中的电流为，从灯泡L2的U-I图像可知，当电流为0.5A时，灯泡L2两端的电压为U2=4V，则电源电压为：，∴电路允许达到的最大总功率：。

答：（1）定值电阻R0的阻值为4Ω。

（2）灯泡L1的额定功率为4W。

（3）电路允许达到的最大总功率为6W。