Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓U=10V，R1為定值電阻，阻值為20Ω，R為滑動變阻器，R的最大阻值為50Ω，小燈泡上標有“6V 3W”字樣，小燈泡的U﹣I關系如圖乙所示．求：
（1）小燈泡正常工作時通過燈絲的電流．
（2）S閉合，S1、S2都斷開時，調節(jié)滑動變阻器滑片使小燈泡兩端的電壓為4V時，滑動變阻器接入電路的阻值．
（3）S、S1、S2都閉合時，調節(jié)滑動變阻器滑片到何處時，整個電路消耗的總功率最小，這個最小功率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由P=UI可得，小燈泡正常工作時通過燈絲的電流：

IL= = =0.5A

（2）解：S閉合，S1、S2都斷開時，滑動變阻器與燈泡L串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，滑動變阻器兩端的電壓：

U滑=U﹣UL′=10V﹣4V=6V，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，

所以，由圖象可知，電路中的電流I=IL′=0.4A，

由I= 可得，滑動變阻器接入電路中的電阻：

R滑= = =15Ω

（3）解：S、S1、S2都閉合時，R1與滑動變阻器并聯(lián)，電流表測干路電流，

當滑片位于b端時，接入電路中的電阻最大，電路消耗的總功率最小，

因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，

所以，電路中的總電阻：

R總= = = Ω，

電路的最小功率：

P小= = =7W

【解析】（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI求出通過燈絲的電流；（2）S閉合，S1、S2都斷開時，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)圖象讀出通過燈泡的電流即為電路中的電流，利用歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻；（3）S、S1、S2都閉合時，R1與滑動變阻器并聯(lián)，電流表測干路電流，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路消耗的總功率最小，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用P= 求出電路的最小功率．