解题思路:(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=
U
2
R
求出这只电灯的电阻;
(2)3000R/kW•h的含义是:电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转了3000转,据此计算在20min内这只电灯消耗的电能;
(3)根据P=[W/t]求出灯的实际功率,利用P=
U
2
R
求出张可家此时的实际电压;
(4)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据串联电路的电压特点求出串联电阻两端的电压,根据欧姆定律分别表示出电路中的电流,根据串联电路的电流特点得出等式即可求出串联电阻的阻值.
(1)由P=
U2
R可得,这只电灯的电阻:
RL=
UL2
PL=
(220V)2
100W=484Ω;
(2)因电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转了3000转,
所以,当电能表转盘转了121转时,灯消耗的电能:
W=[121R/3000R/kW•h]=[121/3000]kW•h=1.452×105J;
(3)灯的实际功率:
P实=[W/t]=
1.452×105J
20×60s=121W,
则张可家此时的实际电压:
U实=
P实RL=
121W×484Ω=242V;
(4)因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,灯泡正常发光时串联电阻两端的电压:
UR=U实-UL=242V-220V=22V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
I=
UL
RL=
UR
R,即[220V/484Ω]=[22V/R],
解得:R=48.4Ω.
答:(1)这只电灯的电阻为484Ω;
(2)在20min内这只电灯消耗的电能是1.452×105J;
(3)张可家此时的实际电压为242V;
(4)为了使这只灯正常发光,应串联一个48.4Ω的电阻.
点评:
本题考点: 电功率的计算;欧姆定律的应用.
考点点评: 本题考查了电功率公式和串联电路的特点以及欧姆定律的应用,明白电能表参数的含义较为关键.