Question

【題目】如圖所示的電路中，燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R1，電源電壓保持不變。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，燈泡L正常發(fā)光，電流表A的示數(shù)為2A；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2斷開(kāi)，S3閉合時(shí)，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為時(shí)，燈泡消耗為0.75W。（燈泡電阻不隨溫度的變化而改變）求：

（1）電源電壓。

（2）R2的阻值。

（3）電路在何種狀態(tài)下消耗的功率最小，最小功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）6V…（2） …（3）

【解析】（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1 、S2 、S3 都閉合時(shí)，R2 與L并聯(lián)，電流表A測(cè)干路電流，電流表A1 測(cè)R2 支路的電流，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，所以，電源的電壓U=UL =6V；

（2）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：IL =PL/UL=3W/6V=0.5A；

通過(guò)R2的電流I2=I-IL=2A-0.5A=1.5A，

由歐姆定律得R2的阻值：R2=U/I2=6V/1.5A=4Ω

（3）燈泡的電阻：RL =UL/IL=6V/0.5A=12Ω，

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2斷開(kāi)，S3閉合時(shí)，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為R1/2時(shí)，燈泡消耗為0.75W，根據(jù)P=I2RL此時(shí)電路的電流是I=0.25A，

滑動(dòng)變阻器的阻值R1=2(U/I-RL)=24Ω

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2斷開(kāi)，S3閉合時(shí)，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為最大時(shí)，電路消耗的功率最小，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路消耗的最小功率：P小 =U2/R1+RL=6V2/24+12Ω=1W