Question

【題目】如圖所示，電源電壓保持不變，小燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣，電阻R1=40Ω，電壓表的量程為0～3V，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，燈泡L恰好正常發(fā)光．（不考慮溫度對(duì)電阻的影響）
（1）求燈泡L正常工作時(shí)的電阻和電源電壓．
（2）當(dāng)閉合S1 ， 斷開(kāi)S2、S3 ， 且把滑動(dòng)變阻器R2的滑片滑到最右端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為多大？
（3）當(dāng)斷開(kāi)S1、S2 ， 閉合S3時(shí)，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(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，R1斷路，R2被短路，燈泡L恰好正常發(fā)光，電源電壓U=U額=6V；

由P= 得：

燈泡L正常工作時(shí)的電阻：

RL= = =12Ω；

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

由I= 得：

電路總電阻：

R= = =60Ω，

滑動(dòng)變阻器的最大阻值：

R滑=R﹣R1=60Ω﹣40Ω=20Ω；

（3）解：當(dāng)斷開(kāi)S1、S2，閉合S3時(shí)，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表示數(shù)為3V時(shí)，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(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，R1斷路，R2被短路，燈泡L恰好正常發(fā)光，得出電源電壓；根據(jù)P= 求出燈泡L正常工作時(shí)的電阻；（2）當(dāng)閉合S1 ， 斷開(kāi)S2、S3 ， R1和R2串聯(lián)，把滑動(dòng)變阻器R2的滑片滑到最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值最大，根據(jù)I= 求出總電阻，再求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；（3）當(dāng)斷開(kāi)S1、S2 ， 閉合S3時(shí)，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端電壓，根據(jù)電壓表的量程、串聯(lián)電路電壓的規(guī)律以及歐姆定律即可求出電路中的最小電流，最后根據(jù)P=I2R即可求出燈泡消耗的最小功率； 根據(jù)W=UIt求出電路消耗的電能．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解歐姆定律及其應(yīng)用(歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，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(jì)算(電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）)的相關(guān)知識(shí)才是答題的關(guān)鍵．