题目
用一只额定值为110V/100W的白炽灯和一只额定值为110V/40W的白炽灯串联后接到220V的电源上,当将开关闭合时,( )A. 能正常工作B. 100W的灯丝烧毁C. 40W的灯丝烧毁
用一只额定值为110V/100W的白炽灯和一只额定值为110V/40W的白炽灯串联后接到220V的电源上,当将开关闭合时,( )
A. 能正常工作
B. 100W的灯丝烧毁
C. 40W的灯丝烧毁
题目解答
答案
C. 40W的灯丝烧毁
解析
考查要点:本题主要考查串联电路中电流、电压的分配规律,以及用电器实际功率与额定功率的关系。
解题核心思路:
- 计算两灯泡的电阻:根据公式$R = \frac{V^2}{P}$,分别求出两灯泡的电阻。
- 确定串联电路中的电流:总电阻为两灯电阻之和,利用欧姆定律$I = \frac{U_{\text{总}}}{R_{\text{总}}}$计算电路总电流。
- 分析各灯泡的实际功率:通过$I^2R$计算各灯的实际功率,若实际功率远超额定功率,则灯丝烧毁。
破题关键点:
- 电阻与功率的关系:额定电压相同,功率越小的灯泡电阻越大。
- 电流决定功率:串联电路中电流相同,但不同电阻导致电压分配不同,实际功率由$I^2R$决定。
步骤1:计算两灯泡的电阻
- 100W灯泡:
$R_1 = \frac{V_{\text{额}}^2}{P_{\text{额}}} = \frac{110^2}{100} = 121 \, \Omega$ - 40W灯泡:
$R_2 = \frac{V_{\text{额}}^2}{P_{\text{额}}} = \frac{110^2}{40} = 302.5 \, \Omega$
步骤2:计算电路总电流
总电阻为:
$R_{\text{总}} = R_1 + R_2 = 121 + 302.5 = 423.5 \, \Omega$
电路总电流为:
$I = \frac{U_{\text{总}}}{R_{\text{总}}} = \frac{220}{423.5} \approx 0.519 \, \text{A}$
步骤3:计算各灯泡的实际功率
- 100W灯泡:
$P_1 = I^2 R_1 = (0.519)^2 \times 121 \approx 32.5 \, \text{W}$
实际功率低于额定功率,不会烧毁。 - 40W灯泡:
$P_2 = I^2 R_2 = (0.519)^2 \times 302.5 \approx 81.4 \, \text{W}$
实际功率远超额定功率,灯丝烧毁。