Question

【題目】如圖所示，小燈泡L標(biāo)有“6V 3W”的字樣，不考慮燈絲電阻的變化，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R為12Ω，電源電壓保持不變。當(dāng)S閉合，S1、S2斷開(kāi)，滑片P滑到中點(diǎn)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光。保持滑片P的位置不變，閉合S、S1、S2，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)變化了2.5A。求：

(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流；

(2)電源電壓；

(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2都閉合時(shí)，電路消耗總功率的最小值。

Answer 1

【答案】(1)0.5A；(2)9V；(3)20.25W

【解析】

(1)小燈泡正常發(fā)光的電流

(2)當(dāng)S閉合、S1、S2斷開(kāi)時(shí)，小燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電阻R0斷路，滑片P滑到中點(diǎn)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，電路中的電流為0.5A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻

而滑動(dòng)變阻器兩端的電壓

U1=IR1=0.5A×6Ω=3V

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)，電源電壓

U=U額+U1=6V+3V=9V

(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2都閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器與電阻R0并聯(lián)，燈泡L被短路�；�片P的位置保持不變時(shí)，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流

那么此時(shí)干路的電流

Iˊ=I+2.5A=0.5A+2.5A=3A

通過(guò)電阻R0的電流

I0= Iˊ-I2=3A-1.5A=1.5A

在并聯(lián)電路中，電路中的電流越小，電路的總功率越小，而滑動(dòng)變阻器阻值變化，對(duì)電阻R0的電流沒(méi)有影響，所以當(dāng)變阻器的阻值為最大值時(shí)，電路中的電流最小，此時(shí)通過(guò)變阻器的電流

干路中的電流

Iˊˊ= I0+I3=1.5A+0.75A=2.25A

此時(shí)電路的總功率最小，最小功率

Pmin=U Iˊˊ=9V×2.25A=20.25W

答：(1)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流是0.5A；

(2)電源電壓為9V；

(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2都閉合時(shí)，電路消耗總功率的最小值20.25W。