Question

5．如图所示电路中，电源电压不变，灯L上标有“6V 3W”且电阻保持不变，R₁标有“1A 24Ω”，电压表量程0～3V，电流表量程为0～3A，当S₁、S₂、S₃均闭合时，灯L正常发光，电流表示数为0.8A，则：
（1）电源电压为多少伏？
（2）电阻R₂的阻值为多少欧？
（3）当S₁、S₃断开，S₂闭合时，在保证安全的情况下，此电路的最小功率是多少瓦？

Answer 1

分析 （1）当S₁、S₂、S₃都闭合时，灯泡L与电阻R₂并联，灯泡正常发光，灯泡的额定电压即为电源电压．
（2）根据I=$\frac{P}{U}$可求通过灯泡的电流，根据并联电路电流的规律求出通过电阻R₂的电流；进一步求出电阻R₂的阻值．
（3）根据P=UI可知，当电路中电流最小时，电路消耗的功率最小；当S₁、S₃断开，S₂闭合时，R₁、R₂串联，根据电压表的量程、串联电路电压的规律以及欧姆定律即可求出电路中的最小电流，最后根据P=UI即可求出电路消耗的最小功率．

解答 解：（1）由电路图可知，当S₁、S₂、S₃都闭合时，灯泡L与电阻R₂并联；
此时灯L正常发光，所以电源电压为：
U=U_L=6V．
（2）通过灯泡的电流I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
通过R₂的电流为：I₂=I-I_L=0.8A-0.5A=0.3A；
电阻R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（3）当S₁、S₃断开，S₂闭合时，R₁、R₂串联，并且电压表示数为3V时，电路中的电流最小；
则电路中的最小电流：
I_最小=$\frac{U-3V}{{R}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{20Ω}$=0.15A；
故电路中的最小功率：
P=UI_最小=6V×0.15A=0.9W．
答：（1）电源电压为6V；
（2）电阻R₂的阻值为20Ω；
（3）在保证安全的情况下，此电路可产生的最小功率是0.9瓦．

点评 本题考查了学生对串并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的掌握和运用，能分析电路图得出电压表最大时滑动变阻器接入电路阻值最大，电路电流最小是本题的突破口，灵活选用公式计算是关键．难点是对电路的正确分析．