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．
②S閉合，S1、S2都斷開時，調節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．
③S、S1、S2都閉合時，調節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由P=UI可得，小燈泡正常工作時通過燈絲的電流：
IL= = =0.5A；
②S閉合，S1、S2都斷開時，滑動變阻器與燈泡L串聯，電壓表測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
因串聯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；
③S、S1、S2都閉合時，R1與滑動變阻器并聯，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，
因并聯電路中總電阻的倒數等于各分電阻倒數之和，
所以，電路中的總電阻：
R總= = = Ω，
電路的最小功率：
P小= = =7W．
答：①小燈泡正常工作時通過燈絲的電流為0.5A；②滑動變阻器接入電路的阻值為15Ω；③S、S1、S2都閉合時，調節滑動變阻器滑片到b端時，整個電路消耗的總功率最小，最小功率是7W．
【解析】①燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，根據P=UI求出通過燈絲的電流；②S閉合，S1、S2都斷開時，滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據串聯電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據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，R1與滑動變阻器并聯，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，根據電阻的并聯求出電路中的總電阻，利用P= 求出電路的最小功率．
本題考查了串并聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，分清電路的連接方式是解題的基礎和關鍵．