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【题目】如图(甲),L上标有“6V 3W”字样,电流表量程为00.6A,电压表量程为015VR0的电阻为20Ω,变阻器R的最大阻值为200Ω.只闭合S2,移动滑片,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图(乙),当滑片置于a点时,电压表示数Ua=8V.(灯丝电阻不随温度变化)求:

1)小灯泡的电阻及电源电压;

2)只闭合S1,若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时,小灯泡的实际功率为多少?

3)只闭合S2时,电路消耗的最小功率为多少?

【答案】1)小灯泡的电阻为12Ω,电源的电压为18V

2)只闭合S1,若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时,小灯泡的实际功率为0.75W

3)只闭合S2时,电路消耗的最小功率为2.7W

【解析】试题分析:(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=求出灯泡的电阻;只闭合S2,滑片置于a点时,R0R串联,电压表测R两端的电压,根据图乙读出滑动变阻器接入电路中的电阻,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;

2)只闭合S1,若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时,灯泡与滑动变阻器串联,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据P=I2R求出小灯泡的实际功率;

3)只闭合S2,当电压表的示数为15V时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,然后根据P=UI求出电路消耗的最小功率.

解:(1)由P=可得,灯泡的电阻:

RL===12Ω

只闭合S2,滑片置于a点时,R0R串联,电压表测R两端的电压,

由图乙可知,Ua=8V时,电阻Ra=16Ω

因串联电路中各处的电流相等,

所以,电路中的电流:

I===0.5A

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

所以,电源的电压:

U=IRa+R0=0.5A×16Ω+20Ω=18V

2)只闭合S1,若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时,灯泡与滑动变阻器串联,

此时,电路的电流:

I′===0.25A

小灯泡的实际功率为:

PL′=I′2RL=0.25A2×12Ω=0.75W

3)只闭合S2,当电压表的示数为15V时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,

因串联电路中总电压等于各分电压之和,

所以,R0两端的电压:

U0=U﹣UR=18V﹣15V=3V

此时电路中的电流:

I″===0.15A

电路消耗的最小功率:

P最小=UI″=18V×0.15A=2.7W

答:(1)小灯泡的电阻为12Ω,电源的电压为18V

2)只闭合S1,若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时,小灯泡的实际功率为0.75W

3)只闭合S2时,电路消耗的最小功率为2.7W

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