Question

5．如图所示电路中，R₁=20Ω，R₂=5Ω，灯泡标有“6V 3.6W”的字样，当开关S₁，S₂，S₃都闭合时，灯泡正常发光．（设电源电压不变，不考虑温度对灯泡电阻的影响）求：
（1）电源电压；
（2）当S₁，S₂，S₃都闭合时，电流表的示数；
（3）当开关S₂闭合，S₁，S₃断开时，灯泡的电功率．

Answer 1

分析 （1）当S₁、S₂、S₃闭合时，R₁、L并联，由灯泡正常发光可得到电源电压的大小；
（2）三个开关都闭合时，电流表测干路电流，利用欧姆定律和P=UI分别求得R₁、L的电流，即可得到电流表示数；
（3）当开关S₂闭合，S₁、S₃断开时，R₂和灯泡串联，根据分压原理求得灯泡电压，再根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算灯泡的电功率．

解答 解：（1）当S₁、S₂、S₃闭合时，R₁、L并联，由灯泡正常发光，
所以U=U₁=U_额=6V；
（2）当S₁、S₂、S₃闭合时，电流表测干路电流，
由I=$\frac{U}{R}$，
所以I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A，
灯泡正常发光，由P=UI，
I_L=$\frac{{P}_{额}}{U}$=$\frac{3.6V}{6V}$=0.6A，
所以I_A=I₁+I_L=0.3A+0.6A=0.9A；
（3）当开关S₂闭合，S₁、S₃断开时，R₂和灯泡串联，
灯泡电阻R_L=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
根据分压原理，$\frac{{U}_{L}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{2}}$=$\frac{10Ω}{5Ω}$=$\frac{2}{1}$，
所以U_L=$\frac{2}{3}$U=$\frac{2}{3}$×6V=4V，
灯泡的电功率P_L′=$\frac{（{U}_{L}）^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（4V）^{2}}{10Ω}$=1.6W．
故答案为：
（1）电源电压为6V；
（2）当S₁，S₂，S₃都闭合时，电流表的示数为0.9A；
（3）当开关S₂闭合，S₁，S₃断开时，灯泡的电功率为1.6W．

点评 本题考查了并联电路和串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的计算，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的判断和知道额定电压下灯泡正常发光．