Question

【題目】如圖所示，電源電壓為6V，且保持不變，燈泡L上標(biāo)著“6V 3.6W”字樣，忽略燈絲電阻隨溫度的變化，定值電阻R1=16Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大電阻為20Ω．求：
①燈泡L的電阻是多少？
②當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)，且滑片P移到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的功率是多少？
③要使整個(gè)電路消耗的功率為最小，請(qǐng)寫(xiě)出開(kāi)關(guān)S1、S2的開(kāi)閉狀態(tài)和滑片P移到的位置，并計(jì)算出最小功率是多少？

Answer 1

【答案】解：①由P= 可得，燈泡的電阻：
RL= =10Ω；
②當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)，且滑片P移到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，L與 R2串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I= =0.3A，
燈泡實(shí)際消耗的功率：
PL實(shí)=I2RL=（0.3A）2×10Ω=0.9W；
③由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)且滑片位于B端時(shí)，電路消耗的總功率最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路消耗的最小總功率：
P小= =1W．
答：①燈泡L的電阻是10Ω；②當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)，且滑片P移到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的功率是0.9W；③當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)且滑片位于B端時(shí)，整個(gè)電路消耗的功率最小，最小為1W．
【解析】①知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P= 求出燈泡的電阻；②當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)，且滑片P移到滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，L與 R2串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I2R求出燈泡實(shí)際消耗的功率；③由P= 可知整個(gè)電路消耗的功率最小時(shí)電路中的總電阻最大，比較燈泡與R1的阻值，兩者最大阻值和滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)時(shí)電路中的總電阻最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和P= 求出其大小．本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，會(huì)判斷電路消耗的最小功率是關(guān)鍵．
【考點(diǎn)精析】掌握歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式是解答本題的根本，需要知道歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．