Question

【题目】如图甲所示，电源电压U=10V，R1为定值电阻，阻值为20Ω，R为滑动变阻器，R的最大阻值为50Ω，小灯泡上标有“6V 3W”字样，小灯泡的U﹣I关系如图乙所示．求：
（1）小灯泡正常工作时通过灯丝的电流．
（2）S闭合，S1、S2都断开时，调节滑动变阻器滑片使小灯泡两端的电压为4V时，滑动变阻器接入电路的阻值．
（3）S、S1、S2都闭合时，调节滑动变阻器滑片到何处时，整个电路消耗的总功率最小，这个最小功率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由P=UI可得，小灯泡正常工作时通过灯丝的电流：

IL= = =0.5A

（2）解：S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器与灯泡L串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，滑动变阻器两端的电压：

U滑=U﹣UL′=10V﹣4V=6V，

因串联电路中各处的电流相等，

所以，由图象可知，电路中的电流I=IL′=0.4A，

由I= 可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：

R滑= = =15Ω

（3）解：S、S1、S2都闭合时，R1与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，

当滑片位于b端时，接入电路中的电阻最大，电路消耗的总功率最小，

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，

所以，电路中的总电阻：

R总= = = Ω，

电路的最小功率：

P小= = =7W

【解析】（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出通过灯丝的电流；（2）S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压，根据图象读出通过灯泡的电流即为电路中的电流，利用欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻；（3）S、S1、S2都闭合时，R1与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路消耗的总功率最小，根据电阻的并联求出电路中的总电阻，利用P= 求出电路的最小功率．