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(dòng)變阻器，R的最大阻值為50Ω，小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣，小燈泡的U﹣I關(guān)系如圖乙所示．求：
①小燈泡正常工作時(shí)通過燈絲的電流．
②S閉合，S1、S2都斷開時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使小燈泡兩端的電壓為4V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．
③S、S1、S2都閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到何處時(shí)，整個(gè)電路消耗的總功率最小，這個(gè)最小功率是多少？

Answer 1

【答案】①由P=UI可得，小燈泡正常工作時(shí)通過燈絲的電流：
IL= = =0.5A；
②S閉合，S1、S2都斷開時(shí)，滑動(dòng)變阻器與燈泡L串聯(lián)，電壓表測(cè)L兩端的電壓，電流表測(cè)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(dòng)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(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R滑= = =15Ω；
③S、S1、S2都閉合時(shí)，R1與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
當(dāng)滑片位于b端時(shí)，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．
答：①小燈泡正常工作時(shí)通過燈絲的電流為0.5A；②滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為15Ω；③S、S1、S2都閉合時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到b端時(shí)，整個(gè)電路消耗的總功率最小，最小功率是7W．
【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求出通過燈絲的電流；②S閉合，S1、S2都斷開時(shí)，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)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；③S、S1、S2都閉合時(shí)，R1與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)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．
本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分清電路的連接方式是解題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵．