Question

【題目】圖中電路燈泡上標有“6V 3W”,定值電阻R1=30Ω，滑動變阻器R2上標有“500 1A”，電壓表的量程選用“0-3V”，閉合開關S和S1，斷開S2，滑片P移到B端,燈泡剛好正常發光，計算：

(1)滑片P在B端時,三個開關都閉合,此時電路消耗的總功率是多少?

(2)斷開S1,閉合S和S2,在不損壞電路元件的前提下,通電一分鐘電路消耗的最小電能是多少?

Answer 1

【答案】（1）4.2W；（2）36J

【解析】

（1）閉合開關S和S1，斷開S2，滑片P移到B端時，電路為燈泡的簡單電路，根據額定電壓下燈泡正常發光可知電源的電壓；當滑片P在B端時，三個開關都閉合，燈泡與定值電阻R1并聯，此時燈泡的實際功率和額定功率相等，根據并聯電路的電壓特點和電功率的公式求出R1的電功率，兩者之和即為此時電路消耗的總功率；
（2）斷開S1，閉合S和S2時，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯，電壓表測R2兩端的電壓，當電壓表的示數最大時，變阻器接入電路的阻值最大，電路中的電流最小，通電一分鐘電路消耗的電能最小，根據串聯電路的電壓特點求出R1兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出此時電路中的電流，利用W=UIt求出通電一分鐘電路消耗的最小電能。

（1）閉合開關S和S1，斷開S2，滑片P移到B端時，電路為燈泡的簡單電路，因燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，所以電源的電壓U=UL=6V；當滑片P在B端時，三個開關都閉合，燈泡與定值電阻R1并聯，因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，且各支路獨立工作、互不影響，所以燈泡消耗的功率仍然為3W，R1消耗的電功率：，

此時電路消耗的總功率：P=PL+P1=3W+1.2W=4.2W；

（2）斷開S1，閉合S和S2時，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯，電壓表測R2兩端的電壓，當電壓表的示數最大為U2=3V時，變阻器接入電路的阻值最大，電路中的電流最小，通電一分鐘電路消耗的電能最小，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以此時R1兩端的電壓：U1=U-U2=6V-3V=3V，因串聯電路中各處的電流相等，所以此時電路中的電流：，則通電一分鐘電路消耗的最小電能：W=UIt=6V×0.1A×60s=36J。