Question

18．如图电路中，电源电压不变，灯L上标有“18V  18W”的字样（灯L电阻保持不变），电压表所选量程为0～15V，电流表所选量程为0～3A．当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P移到a端时，灯L正常发光，电流表示数为1.15A，滑动变阻器的最大阻值是120Ω．则断开开关S，在不损坏电路元件下，移动滑片P的过程中，灯L的最小功率至少为0.5W．

Answer 1

分析 （1）当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P移到a端时，滑动变阻器的最大阻值和灯泡L并联，电流表测干路电流，根据额定电压下灯泡正常发光和并联电路的电压特点得出电源的电压，根据P=UI求出通过L的电流，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，利用欧姆定律求出灯泡的电阻和滑动变阻器的最大阻值；
（2）当开关S断开时，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数最大时灯泡两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻判断出电路中的最小电流，此时灯泡的实际功率最小，根据P=I²R求出灯泡的最小功率．

解答 解：（1）当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P移到a端时，滑动变阻器的最大阻值和灯泡L并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以，电源的电压：
U=U_L=18V，
由P=UI可得，通过L的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{18W}{18V}$=1A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过滑动变阻器的电流：
I_滑=I_总-I_L=1.15A-1A=0.15A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻和滑动变阻器的最大阻值分别为：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{18V}{1A}$=18Ω，R_滑=$\frac{U}{{I}_{滑}}$=$\frac{18V}{0.15A}$=120Ω；
（2）当开关S断开时，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，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，当电压表的示数U_滑=15V时，灯泡两端的电压：
U_L′=U-U_滑=18V-15V=3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{18Ω}$=$\frac{1}{6}$A，
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{I}$=$\frac{15V}{\frac{1}{6}A}$=90Ω，
则此时灯泡消耗的电功率最小，最小功率：
P_L′=I²R_L=（$\frac{1}{6}$A）²×18Ω=0.5W．
故答案为：120Ω；0.5W．

点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别和电表所测电路元件的判断．