【分析】
要解决这道题,可按以下思路思考:
(1)灯泡正常工作时,其电压和功率为额定值,先根据公式$I=\frac{P}{U}$算出灯泡正常工作的电流;由于串联电路电流处处相等,该电流也是串联电阻的电流。再用电源总电压减去灯泡额定电压,得到串联电阻分担的电压,最后利用欧姆定律$R=\frac{U}{I}$求出电阻阻值,用$P=UI$计算电阻的电功率。
(2)计算电路总电能,使用公式$W=UIt$,其中$U$为电源总电压,$I$为电路电流(即灯泡正常工作的电流),注意将时间单位换算为秒后代入计算。
【解析】
(1) 灯泡正常工作时的电流:
$I=\frac{P_{\mathrm{灯}}}{U_{\mathrm{灯}}}=\frac{6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=1\ \mathrm{A}$
串联电路中电流处处相等,故通过电阻的电流也为$1\ \mathrm{A}$。
串联电阻分担的电压:
$U_{\mathrm{阻}}=U-U_{\mathrm{灯}}=8\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$
根据欧姆定律,串联电阻的阻值:
$R=\frac{U_{\mathrm{阻}}}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}}=2\ \Omega$
电阻的电功率:
$P_{\mathrm{阻}}=U_{\mathrm{阻}}I=2\ \mathrm{V}×1\ \mathrm{A}=2\ \mathrm{W}$
(2) 灯泡正常工作时间$t=6\ \mathrm{min}=6×60\ \mathrm{s}=360\ \mathrm{s}$
电路消耗的电能:
$W=UIt=8\ \mathrm{V}×1\ \mathrm{A}×360\ \mathrm{s}=2880\ \mathrm{J}$
【答案】
(1)需串联的电阻阻值为$2\ \Omega$,该电阻的电功率为$2\ \mathrm{W}$;
(2)这段时间内电路消耗的电能是$2880\ \mathrm{J}$。
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、电功与电功率计算
【点评】
本题考查串联电路特点、欧姆定律及电功、电功率公式的应用,解题关键是明确灯泡正常工作时的电压和功率为额定值,同时注意单位统一,属于初中电学基础题型。
【难度系数】
0.7