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    精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
    精英家教网在如图所示电路中，电源电压为8V，且保持不变，滑动变阻器R1的阻值范围是0～20Ω，R2=40Ω，灯泡L标有“6V  3W”字样．
    （1）闭合开关S、S1和S2，整个电路消耗的最小电功率为多少？
    （2）断开开关S、S1和S2，在CD间加接一个量程为0～3V的电压表，再闭合S．且灯泡的功率不得超过额定功率．求滑动变阻器的滑片P只能在阻值多大的范围内滑动？
    分析：（1）当闭合开关S、S1和S2时，电阻R2和滑动变阻器并联；根据并联电路电阻特点可知，并入的电阻越大，总电阻越大，再根据P=
    U2
    R
    可知，当电源电压不变时，总电阻越大、电功率越小；所以当滑动变阻器接入电阻最大时，电路总功率最小．
    （2）已知灯泡L的规格“6V  3W”，根据R=
    U2
    P
    求出灯泡的电阻，根据欧姆定律求出灯泡的额定电流；由串联电路电流特点和欧姆定律可知，当灯泡正常工作时，滑动变阻器接入电路的电阻值最小，先求出滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的最小阻值；
    当电源的电压不变，滑动变阻器接入电路的阻值增大时，电路中的电流减小，灯泡两端的电压减小，滑动变阻器两端的电压增大，增大到电压表的示数为3V时，滑动变阻器接入电路阻值最大；根据串联电路电压特点求出灯泡两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流、求出此时滑动变阻器接入电路的最大电阻值，即可找到滑动变阻器的滑片P调节的阻值范围．
    解答：解：（1）闭合开关S、S1和S2，等效电路图如图：
    电阻R2和滑动变阻器并联，精英家教网
    由并联电路电阻特点可得：
    电路总电阻R总=
    R1R2
    R1+R2
    =
    40Ω×R1
    R1+40Ω
    =
    40Ω
    1+
    40Ω
    R1
    ，
    当R1的阻值最大时，总电阻最小，
    即R总=
    40Ω
    1+
    40Ω
    20 Ω
    =
    40
    3
    Ω，
    根据P=
    U2
    R
    可知：总电阻最大时，电路消耗的电功率最小，
    整个电路消耗的最小电功率                             
    P小=
    U2
    R总
    =
    (8V)2
    40
    3
    Ω
    =4.8W
     （2）已知灯泡的额定电压UL=6V，额定功率P=3W，
     灯泡的电阻：
    RL=
    U
    2
    L
    P
    =
    (6V)2
    3W
    =12Ω；
    灯泡的额定电流：
    I=
    UL
    RL
    =
    6V
    12Ω
    =0.5A
    当在CD间接一个量程为0～3V的电压表时 精英家教网，等效电路图如图：
    ∵灯泡的功率不得超过额定功率
    ∴灯泡正常工作时，滑动变阻器接入电路的电阻值最小
    滑动变阻器两端的电压：
    U1=U-UL=8V-6V=2V，
    滑动变阻器接入电路的阻值为：
    R1′=
    U1
    I
    =
    2V
    0.5A
    =4Ω；
    当滑动变阻器两端的电压为U″=3V时，
    灯泡两端的电压：
    UL″=U-U″=8V-3V=5V，
    电路中的电流：
    I″=
    U
    ″
    L
    RL
    =
    5V
    12Ω
    =
    5
    12
    A，
    此时滑动变阻器接入电路的电阻值为：
    R″=
    U″
    I″
    =
    3V
    5
    12
    A
    =7.2Ω．
    答：（1）闭合开关S、S1和S2，整个电路消耗的最小电功率为4.8W；
    （2）滑动变阻器的滑片P调节的阻值范围为4Ω≤R1≤7.2Ω．
    点评：解决本题的关键：一是串并联电路的识别和串并联电路电压、电流特点的应用，二是根据已知条件找到滑动变阻器调节范围，三是欧姆定律和电功率公式的灵活应用．
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    V到
     
    V之间．

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    0.48
    A．

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    ．

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