Question

【題目】（6分）如圖所示電路，電源電壓為9V，保持不變，定值電阻R0的阻值為20Ω，燈泡L上標有“6V3W”字樣，滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣．當開關S2斷開，S、S1閉合時，調節滑動變阻器使燈泡L正常發光（設燈泡電阻不變）．求：

（1）燈泡L的電阻值；

（2）燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的電阻值；在5min內，滑動變阻器產生的熱量；

（3）要使整個電路消耗的電功率最小，應如何操作？并求出此時整個電路的電功率（不考慮電路中無電流通過的情況）

Answer 1

【答案】（1）燈泡L的電阻值為12Ω；

（2）燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的電阻值為6Ω；在5min內，滑動變阻器產生的熱量為450J；

（3）要使整個電路消耗的電功率最小，應S、S2閉合S1斷開時，此時整個電路的電功率為2.025W．

【解析】試題（1）燈泡正常工作時的電流，燈泡的電阻= 12Ω；

（2）當開關S2斷開，S、S1閉合時，燈L和滑動變阻器串聯；燈泡正常工作，電路中的電流I=I額=0.5A，燈泡兩端的電壓為6V，滑動變阻器兩端的電壓U滑=U﹣U額=9V﹣6V=3V，= 6Ω；

Q=I2滑Rt=（0.5A）2×6Ω×5×60s=450J。

（3）根據可知在電源電壓不變時，整個電路的阻值最大時，消耗的總功率為最小，當0與滑動變阻器串聯，且變阻器接入電路的電阻最大時，整個電路消耗的總功率為最小，即當S、S2閉合S1斷開時，

則根據串聯電路的總阻值等于各電阻之和可得：R=R0+R滑大=20Ω+20Ω=40Ω，電路的最小功率．

答：（1）燈泡L的電阻值為12Ω；

（2）燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的電阻值為6Ω；在5min內，滑動變阻器產生的熱量為450J；

（3）要使整個電路消耗的電功率最小，應S、S2閉合S1斷開時，此時整個電路的電功率為2.025W．