Question

【题目】如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，电阻R1=40Ω，电压表的量程为0～3V，当开关S1断开，S2、S3闭合时，灯泡L恰好正常发光．（不考虑温度对电阻的影响）
（1）求灯泡L正常工作时的电阻和电源电压．
（2）当闭合S1 ， 断开S2、S3 ， 且把滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时，电流表的示数为0.1A，滑动变阻器的最大阻值为多大？
（3）当断开S1、S2 ， 闭合S3时，在保证电路安全的条件下，灯泡L消耗的最小功率为多少？并求出此种情况下电路1min 消耗的电能．

Answer 1

【答案】
（1）解：当开关S1断开，S2、S3闭合时，R1断路，R2被短路，灯泡L恰好正常发光，电源电压U=U额=6V；

由P= 得：

灯泡L正常工作时的电阻：

RL= = =12Ω；

（2）解：当闭合S1，断开S2、S3，R1和R2串联，把滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时，滑动变阻器阻值最大，

由I= 得：

电路总电阻：

R= = =60Ω，

滑动变阻器的最大阻值：

R滑=R﹣R1=60Ω﹣40Ω=20Ω；

（3）解：当断开S1、S2，闭合S3时，灯泡和滑动变阻器串联，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= = =0.25A，

灯泡消耗的最小功率：

P=I2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W；

电路消耗的电能：

W=UI最小t=6V×0.25A×60s=90J．

【解析】（1）当开关S1断开，S2、S3闭合时，R1断路，R2被短路，灯泡L恰好正常发光，得出电源电压；根据P= 求出灯泡L正常工作时的电阻；（2）当闭合S1 ， 断开S2、S3 ， R1和R2串联，把滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时，滑动变阻器阻值最大，根据I= 求出总电阻，再求出滑动变阻器的最大阻值；（3）当断开S1、S2 ， 闭合S3时，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，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=I2R即可求出灯泡消耗的最小功率； 根据W=UIt求出电路消耗的电能．
【考点精析】认真审题，首先需要了解欧姆定律及其应用(欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）)，还要掌握电功的计算(电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）)的相关知识才是答题的关键．