Question

【題目】小明同學為了增加所設計機器人的可觀賞性，他想用亮度可調節的紅、綠燈做它的眼睛，現已知紅燈L1規格為“6V 3W”，為了測出綠燈L2及電位器（滑動變阻器）R的規格，他選用紅燈L1和綠燈L2及電位器R等元件涉及了如圖所示電路（電源電壓不變，不考慮燈絲電阻的變化）．求：

（1）當閉合開關S、S1，斷開S2，且電位器R的滑片P移至b端時，L1正常發光，流過L1的電流及電源的電壓；

（2）當閉合開關S、S1和S2，且電位器的滑片P移至b端時，L2正常發光，電流表的示數增大了1A，燈L2的額定電壓和額定功率；

（3）當閉合開關S、S2，斷開S1，且電位器的滑片P移至R中點時，電流表的示數為0.25A，小明選用的電位器R的最大阻值；

（4）該電路消耗的最小電功率．

Answer 1

【答案】（1）0.5A， 6V；（2）6V， 6W；（3）36Ω；（4）0.75W

【解析】（1）當閉合開關S、S1，斷開S2，滑動變阻器的滑片P移至b端時，只有L1連入電路，由P=UI可得，L1正常發光時的電流：I額1==0.5A；由于L1正常發光，則電源的電壓U=U額1=6V；（2）當閉合開關S、S1、S2，滑動變阻器的滑片P移至b端時，兩燈泡并聯，且兩燈泡均正常發光，由于并聯電路中各支路兩端的電壓相等，所以，U額2=U額1=6V；由題意可知此時干路電流增加1A，根據并聯電路的電流特點可知燈L2的額定電流：I額2=△I=1A；所以，燈L2的額定功率：P額2=U額2I額2=6V×1A=6W；（3）當閉合開關S、S2，斷開S1，綠燈L2與滑動變阻器串聯，電流表測電路中的電流，由歐姆定律可得，電路中的總電阻：R==24Ω，由I=U/R可得，綠燈L2的電阻：R2==6Ω，串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，則滑動變阻器接入電路中的電阻：R中=R﹣R2=24Ω﹣6Ω=18Ω；所以，滑動變阻器的最大電阻R=2R中=2×18Ω=36Ω；（4）由I=U/R可得，紅燈L21的電阻：R1==12Ω＞6Ω，所以當S、S1閉合、S2斷開，滑片P在a端時，滑動變阻器的最大阻值與紅燈L1串聯，此時總電阻最大，電路中的電功率最小，則最小總功率：Pmin==0.75W。