Question

【題目】如圖所示，電源電壓保持不變，小燈泡L上標有“6V 3W”字樣，電阻R1=40Ω，電壓表的量程為0～3V，當開關S1斷開，S2、S3閉合時，燈泡L恰好正常發光．（不考慮溫度對電阻的影響）
（1）求燈泡L正常工作時的電阻和電源電壓．
（2）當閉合S1 ， 斷開S2、S3 ， 且把滑動變阻器R2的滑片滑到最右端時，電流表的示數為0.1A，滑動變阻器的最大阻值為多大？
（3）當斷開S1、S2 ， 閉合S3時，在保證電路安全的條件下，燈泡L消耗的最小功率為多少？并求出此種情況下電路1min 消耗的電能．

Answer 1

【答案】
（1）解：當開關S1斷開，S2、S3閉合時，R1斷路，R2被短路，燈泡L恰好正常發光，電源電壓U=U額=6V；

由P= 得：

燈泡L正常工作時的電阻：

RL= = =12Ω；

（2）解：當閉合S1，斷開S2、S3，R1和R2串聯，把滑動變阻器R2的滑片滑到最右端時，滑動變阻器阻值最大，

由I= 得：

電路總電阻：

R= = =60Ω，

滑動變阻器的最大阻值：

R滑=R﹣R1=60Ω﹣40Ω=20Ω；

（3）解：當斷開S1、S2，閉合S3時，燈泡和滑動變阻器串聯，電壓表示數為3V時，電路中的電流最小；

則電路中的最小電流：

I最小= = =0.25A，

燈泡消耗的最小功率：

P=I2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W；

電路消耗的電能：

W=UI最小t=6V×0.25A×60s=90J．

【解析】（1）當開關S1斷開，S2、S3閉合時，R1斷路，R2被短路，燈泡L恰好正常發光，得出電源電壓；根據P= 求出燈泡L正常工作時的電阻；（2）當閉合S1 ， 斷開S2、S3 ， R1和R2串聯，把滑動變阻器R2的滑片滑到最右端時，滑動變阻器阻值最大，根據I= 求出總電阻，再求出滑動變阻器的最大阻值；（3）當斷開S1、S2 ， 閉合S3時，燈泡和滑動變阻器串聯，電壓表測量滑動變阻器兩端電壓，根據電壓表的量程、串聯電路電壓的規律以及歐姆定律即可求出電路中的最小電流，最后根據P=I2R即可求出燈泡消耗的最小功率； 根據W=UIt求出電路消耗的電能．
【考點精析】認真審題，首先需要了解歐姆定律及其應用(歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）)，還要掌握電功的計算(電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）)的相關知識才是答題的關鍵．