Question

【題目】如圖所示，燈泡L標(biāo)有“6V 3W”，R1的電阻為5Ω，變阻器標(biāo)有“20Ω1A”的字樣，電流表的量程為0～3A，電壓表的量程為0～3V．當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，燈泡L恰好正常發(fā)光．（設(shè)燈泡電阻不隨溫度而改變）求：
（1）燈泡L的電阻和電源電壓；
（2）開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)；
（3）開關(guān)S1閉合，S2、S3斷開時(shí)，在保證電路中各元件安全工作的情況下，電阻R1消耗的最小電功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：由P=UI可得，燈泡L正常工作時(shí)的電流：

IL= = =0.5A，

由I= 可得，燈泡的電阻：

RL= = =12Ω；

由圖知，當(dāng)S1、S2、S3均閉合時(shí)，R1與L并聯(lián)，燈泡L恰好正常發(fā)光，

由并聯(lián)電路電壓特點(diǎn)知電源電壓：U=U1=UL=6V

（2）解：當(dāng)S1、S2、S3均閉合時(shí)，R1與L并聯(lián)，電流表測干路電流，R2被短路，所以電壓表示數(shù)為0V，

燈泡正常發(fā)光，通過燈泡的電流IL=0.5A，

由I= 可得通過R1的電流：

I1= = =1.2A，

由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)可得電流表的示數(shù)：

I=I1+IL=1.2A+0.5A=1.7A

（3）解：當(dāng)閉合S1，斷開S2、S3時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，

電壓表的量程為0～3V，所以當(dāng)電壓表的示數(shù)U2=3V時(shí)，變阻器接入電路的阻值最大，電路中的電流最小，R1功率最小，

此時(shí)R1兩端的電壓：

U1′=U﹣U2=6V﹣3V=3V，

由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得，此時(shí)電路中的最小電流：

I′= = =0.6A，

由P=UI可得，R1的最小總功率：

P1=U1′I′=3V×0.6A=1.8W

【解析】（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI求出通過燈泡的電流，再根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻； 開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，R1與L并聯(lián)，燈泡L恰好正常發(fā)光，由此可得電源電壓；（2）當(dāng)S1、S2、S3均閉合時(shí)，R1與L并聯(lián)，電流表測干路電流，電壓表測導(dǎo)線電壓，由此根據(jù)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算電流表示數(shù)；（3）當(dāng)閉合S1 ， 斷開S2、S3時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)電路中的電流最小，R1消耗功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R1兩端的電壓，利用P=UI求出R1的最小總功率．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．