Question

2．甲乙兩顆小燈泡，分別標有“3V 3W”“6V 3W”的字樣，當它們都正常發(fā)光一小時誰消耗的電能多？為什么？現(xiàn)將它們串聯(lián)后接入電路，為保證兩燈都安全，電源電壓最大不能超過多少伏？

Answer 1

分析 （1）利用W=Pt分析解答；
（2）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)公式I=$\frac{P}{U}$求出兩燈泡的額定電流，根據(jù)歐姆定律求出兩燈泡的電阻；串聯(lián)時，能正常發(fā)光的只能是額定電流較小的那一個，再利用公式U=IR可求電源的最大電壓．

解答 解：（1）由于甲乙兩燈的額定功率都為3W，當它們都正常發(fā)光時，實際電功率等于額定功率，發(fā)光1h時，根據(jù)W=Pt可知消耗的電能相等；
（2）根據(jù)P=UI可得，兩燈泡的額定電流：
I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{3W}{3V}$=1A，I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
根據(jù)歐姆定律可得，兩燈泡的電阻分別為：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因為串聯(lián)電路中各處的電流相等
則要保證兩個燈泡不損壞，則電路中的最大電流I=I₁=0.5A，
由于串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以電源的最大電壓：
U=I（R₁+R₂）=0.5A×（3Ω+12Ω）=7.5V．
故答案為：當它們都正常發(fā)光一小時誰消耗的電能一樣多，因為當它們都正常發(fā)光時，實際電功率等于額定功率，發(fā)光1h時，根據(jù)W=Pt可知消耗的電能相等；它們串聯(lián)后接入電路，為保證兩燈都安全，電源電壓最大不能超過7.5V．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是知道兩燈泡串聯(lián)時電路中的最大電流為兩者額定電流最小的．