17. (10分)如图所示的电路中,电源电压不变,小灯泡$L$标有“$3 V$ $1.2 W$”的字样,$R_1$、$R_2$为定值电阻,$R_1 = 15\ \Omega$,$R_2 = 30\ \Omega$。当开关$S$闭合,$S_1$、$S_2$都断开时,小灯泡$L$正常发光(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1) 电压表的示数。
(2) 当开关$S$、$S_1$闭合,$S_2$断开时,电流表的示数。
(3) 当开关$S$、$S_1$、$S_2$都闭合时,整个电路消耗的电功率。

答案:17.(1)当开关S闭合,$S_{1}$、$S_{2}$都断开时,小灯泡L与电阻$R_{1}$串联,电压表测$R_{1}$两端的电压,因为串联电路中各处的电流相等,且小灯泡L正常发光,所以,由$P=UI$可得,电路中的电流$I=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{1.2W}{3V}=0.4A$,由$I=\frac{U}{R}$可得,电压表的示数$U_{1}=IR_{1}=0.4A×15\Omega=6V$ (2)因串联电路中总电压等于各部分电压之和,由(1)可得,电源的电压$U=U_{L}+U_{1}=3V+6V=9V$,当开关S、$S_{1}$闭合,$S_{2}$断开时,电路为$R_{1}$的简单电路,电流表测电路中电流,则电流表的示数$I_{1}=\frac{U}{R_{1}}=\frac{9V}{15\Omega}=0.6A$ (3)当开关S、$S_{1}$、$S_{2}$都闭合时,$R_{1}$与$R_{2}$并联,因为电路中总功率等于各部分消耗的功率之和,所以,电路的总功率$P=\frac{U^{2}}{R_{1}}+\frac{U^{2}}{R_{2}}=\frac{(9V)^{2}}{15\Omega}+\frac{(9V)^{2}}{30\Omega}=8.1W$
解析:
解:(1)当开关$S$闭合,$S_{1}$、$S_{2}$都断开时,小灯泡$L$与电阻$R_{1}$串联,电压表测$R_{1}$两端电压。
因小灯泡正常发光,由$P = UI$得电路电流:
$I=\frac{P_{L}}{U_{L}}=\frac{1.2\ W}{3\ V}=0.4\ A$
由$I=\frac{U}{R}$得电压表示数:
$U_{1}=IR_{1}=0.4\ A×15\ \Omega=6\ V$
(2)电源电压:
$U=U_{L}+U_{1}=3\ V+6\ V=9\ V$
当开关$S$、$S_{1}$闭合,$S_{2}$断开时,电路为$R_{1}$的简单电路,电流表示数:
$I_{1}=\frac{U}{R_{1}}=\frac{9\ V}{15\ \Omega}=0.6\ A$
(3)当开关$S$、$S_{1}$、$S_{2}$都闭合时,$R_{1}$与$R_{2}$并联,总功率:
$P=\frac{U^{2}}{R_{1}}+\frac{U^{2}}{R_{2}}=\frac{(9\ V)^{2}}{15\ \Omega}+\frac{(9\ V)^{2}}{30\ \Omega}=8.1\ W$
答案:(1)$6\ V$;(2)$0.6\ A$;(3)$8.1\ W$