Question

【題目】如圖所示，電源電壓恒定，R1=50Ω，滑動變阻器R2上標有“60Ω 1A”，小燈泡L上標有“10V 2W”字樣(燈絲電阻不受溫度影響)，電流表的量程為0~0.6A。

(1)當開關S2閉合，S1、S3斷開，滑動變阻器的滑片P滑至中點時，燈泡L恰好正常發光，則電源電壓U為多大?

(2)如何調節開關和滑動變阻器，使總電路消耗功率最小?以最小功率通電11分鐘，電流對總電路做的功是多少?

(3)若開關S1閉合，調節另外兩個開關和滑動變阻器，使總電路消耗功率最大，此時滑動變阻器接入電路的阻值是多少? (要求：把開關的閉合、斷開情況說清楚，不能損壞電器。答案取整數)

Answer 1

【答案】(1)16V；(2) S2閉合，S1、S3斷開，且滑動變阻器接入電路中的阻值最大；1538J；(3)57Ω

【解析】

(1)當開關S2閉合，S1、S3斷開時，燈泡與滑動變阻器串聯，燈泡的電阻

RL===50Ω

電路的電流

I=IL額===0.2A

電源電壓

U=I(0.5R2+ RL)= 0.2A(0.560Ω+50Ω)=16V

電源電壓為16V。

(2)當開關S2閉合，S1、S3斷開時，燈泡與滑動變阻器串聯，且滑動變阻器接入電路中的阻值最大時，電路中總電阻最大，電路總功率最小，此時電路總電阻

R大=R2+R1=60Ω+50Ω=110Ω

電路總功率

P==2.33W

電流對總電路做的功

W=Pt=2.33W1160s=1538J

電流對總電路做的功1538J。

(3)三個開關都閉合，電阻R1與滑動變阻R2并聯接入電路，此時干路中的電流最大為0.6Ａ，總功率最大。通過R1的電流

I1===0.32A

通過R2的電流

I2=I大- I1=0.6A-0.32A=0.28A

滑動變阻器接入電路的阻值為

R2′==57Ω

滑動變阻器接入電路的阻值為57Ω。

答：(1)當開關S2閉合，S1、S3斷開，滑動變阻器的滑片P滑至中點時，燈泡L恰好正常發光，則電源電壓為16V；

(2)當開關S2閉合，S1、S3斷開時，且滑動變阻器接入電路中的阻值最大時，總電路消耗功率最小；以最小功率通電11分鐘，電流對總電路做的功是1538J；

(3)若開關S1閉合，調節另外兩個開關和滑動變阻器，使總電路消耗功率最大，此時滑動變阻器接入電路的阻值是57Ω。