五、计算题(16分)
21. 核心素养 科学思维「2026河南洛阳期中，★★☆」如图所示的电路中，电源由三节新干电池串联组成。闭合开关后，两灯泡均发光，电流表的示数为0.24 A，电压表的示数为1.2 V，一节新干电池电压为1.5 V。求：
(1)电源电压；
(2)通过灯$\mathrm{L}_1$和$\mathrm{L}_2$的电流；
(3)$\mathrm{L}_1$和$\mathrm{L}_2$两端的电压。

21.解析 (1)一节新干电池的电压为1.5 V,电源由三节新干电池串联组成,所以电源电压$U=3×1.5\ \mathrm{V}=4.5\ \mathrm{V}$。
(2)由图可知,闭合开关后,两灯串联,电流表测电路电流,电压表测$\mathrm{L}_2$两端的电压。由于串联电路中电流处处相等,所以通过两灯泡的电流均为0.24 A。
(3)已知电压表示数为1.2 V,即$\mathrm{L}_2$两端的电压$U_2=1.2\ \mathrm{V}$,则$\mathrm{L}_1$两端的电压$U_1=U-U_2=4.5\ \mathrm{V}-1.2\ \mathrm{V}=3.3\ \mathrm{V}$。

【分析】首先判断电路为串联电路，电源由三节新干电池串联，利用干电池电压计算电源总电压；串联电路电流处处相等，结合电流表的示数得到两灯的电流；明确电压表测量对象为$\mathrm{L}_2$两端电压，再根据串联电路总电压等于各部分电压之和，计算$\mathrm{L}_1$两端电压。
【解析】
(1) 已知一节新干电池电压为$1.5\ \mathrm{V}$，电源由三节新干电池串联，根据串联电池组电压规律，电源电压：
$U = 3 × 1.5\ \mathrm{V} = 4.5\ \mathrm{V}$；
(2) 由图可知，两灯泡串联，电流表测电路中的电流，串联电路中电流处处相等，已知电流表示数为$0.24\ \mathrm{A}$，因此通过$\mathrm{L}_1$和$\mathrm{L}_2$的电流均为$0.24\ \mathrm{A}$；
(3) 电压表并联在$\mathrm{L}_2$两端，测$\mathrm{L}_2$两端的电压，即$U_2 = 1.2\ \mathrm{V}$；根据串联电路电压规律，$\mathrm{L}_1$两端的电压：
$U_1 = U - U_2 = 4.5\ \mathrm{V} - 1.2\ \mathrm{V} = 3.3\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1) 电源电压为$4.5\ \mathrm{V}$；
(2) 通过$\mathrm{L}_1$和$\mathrm{L}_2$的电流均为$0.24\ \mathrm{A}$；
(3) $\mathrm{L}_1$两端电压为$3.3\ \mathrm{V}$，$\mathrm{L}_2$两端电压为$1.2\ \mathrm{V}$。
【知识点】
串联电路电流规律、串联电路电压规律、干电池电压
【点评】
本题考查串联电路的电流、电压特点，属于基础应用类计算题，需准确判断电路连接方式和电表测量对象，利用串联电路的基本规律即可完成求解，难度适中。
【难度系数】
0.6