Question

19．如图所示，L为标为“3V 0.15W”的一只灯泡，R的阻值为120Ω．
（1）当开关K₂闭合，K₁断开时，L恰好正常发光，此时电流表和电压表的示数各是多少？
（2）当开关K₁闭合，K₂断开时，电流表和电压表的示数各是多少？
（3）当开关K₁，K₂均断开时，小灯泡消耗的功率是多少？（第三问保留两位有效数字）（不考虑灯泡电阻的变化）

Answer 1

分析 （1）当开关K₂闭合，K₁断开时，R被短路，只有L工作，利用L恰好正常发光，结合P=UI求出电流表示数；
（2）当开关K₁闭合，K₂断开时，灯L短路，R接入电路工作，利用I=$\frac{U}{R}$求出电流，确定电流表的示数；
（3）当开关K₁，K₂均断开时，灯和电阻串联，利用灯的电阻不变，结合欧姆定律I=$\frac{U}{R}$和P=I²R求出小灯泡消耗的功率．

解答 解：（1）当开关K₂闭合，K₁断开时，R被短路，则电压表示数为零；
只有L正常发光，由题意可知，P=UI得：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{0.15W}{3V}$=0.05A，所以电流表的示数0.05A；
（2）当开关K₁闭合，K₂断开时，灯L短路，R接入电路工作，
由题意可知：电压表为3V，电流表的示数为：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{120Ω}$=0.025A；
（3）当开关K₁，K₂均断开时，灯和电阻串联，由P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$得：
R_L=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（3V）^{2}}{0.15W}$=60Ω；
所以电路中的电流为：
I=$\frac{U}{R+{R}_{L}}$=$\frac{3V}{120Ω+60Ω}$=$\frac{1}{60}$A，
故P_L=I²R_L=（$\frac{1}{60}$A）²×60Ω≈0.017W．
答：（1）当开关K₂闭合，K₁断开时，L恰好正常发光，此时电压表示数为0V；电流表的示数为0.05A；
（2）当开关K₁闭合，K₂断开时，电流表示数为0.025A；电压表的示数是多3V；
（3）当开关K₁，K₂均断开时，小灯泡消耗的功率是0.017W．

点评 此题属于电功率和欧姆定律的综合计算，逐一分析电路连接方式以确定运用的原理．