Question

12．如图所示的电路中，电源电压保持10V不变，R为定值电阻，当开关闭合时，标有“8V  4W”的小灯泡L恰好正常发光；则R阻值为4Ω，通电10s电阻R产生10 J的热量．若保持电阻R不变，将L换成另一只标有“8V  8W”的小灯泡，闭合开关后，小灯泡工作时消耗的实际功率小于（选填“大于”或“等于”或“小于”）8W．

Answer 1

分析 （1）当灯正常发光时，可以根据“8V　4W”求出灯的电阻和通过灯的电流，也就是电路中的电流；再根据串联分压，求出R两端的电压，就可以求出R的阻值和10s内产生的热量．
（2）灯泡的实际功率是由灯泡两端的实际电压决定的，根据公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知两灯泡电阻的大小；根据电阻的串联可知电路中总电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流和电阻两端的电压变化，再根据串联电路的电压特点得出此时灯泡两端的电压变化，最后根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判断灯泡实际功率的变化，进而得出答案．

解答 解：（1）因为灯正常发光，根据“8V 4W”由于P=UI得：
通过灯的电流为：I=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{4W}{8V}$=0.5A．
因为灯与电阻R串联，则R两端的电压为：U_R=U-U_额=10V-8V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$得：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
R上产生的热量为：Q=W=U_RIt=2V×0.5A×10s=10J．
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知，当电压相同时，电功率越大，电阻越小；
所以“8V 8W”的灯泡电阻比“8V 4W”灯泡电阻小；
由于串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，则将L换成另一只标有“8V  8W”的小灯泡后，电路中的总电阻变小，
根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电阻R两端的电压变大，
由于串联电路中的总电压等于各分电压之和，且电源的电压不变，
所以，此时灯泡两端的电压变小，小于8V，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时灯泡的电功率变小，小于8W．
故答案是：4；10；小于．

点评 本题考查电功率的计算，串联电路的电压规律，欧姆定律的应用，会根据电灯铭牌上的参数计算有关的物理量．解决本题的关键是判断定值电阻的电压变化．