Question

【題目】如圖所示，電源電壓為9V保持不變，小燈泡標(biāo)有“6V 3W”，滑動(dòng)變阻器的銘牌上標(biāo)有“24Ω，1A”，電流表的量程為0～3A．當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開，S3閉合時(shí)，小燈泡恰能正常發(fā)光．
求：
（1）小燈泡正常工作時(shí)的電阻？
（2）電阻R2的阻值？
（3）當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，要保護(hù)電路各元件安全，R2的最小阻值是多少
（4）分析開關(guān)和滑動(dòng)變阻器的各種變化情況，整個(gè)電路工作時(shí)消耗的最小功率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：根據(jù)P= ，燈泡正常工作時(shí)的電阻RL= =12Ω
（2）解：當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開，S3閉合時(shí)，R1與燈串聯(lián)，小燈泡恰能正常發(fā)光，燈的電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，R1與的電壓為9V﹣6V=3V，根據(jù)分壓原理R1= ×12Ω=6Ω
（3）解：當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電流表測干路電流，

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，

所以，通過R1的電流：I1= =1.5A，

當(dāng)電流表的示數(shù)I大=3A時(shí)，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，此時(shí)通過R2的電流最大，為3A﹣1.5A=1.5A，但因變阻器允許通過的最大電流為1A＜1.5A，所以，通過R2的最大電流為I大=1A，此時(shí)變阻器連入電路中的電阻最小，

則R2的最小阻值：R2小= =9Ω；

（4）解：燈泡的電阻：RL=12Ω，

當(dāng)只閉合開關(guān)S1且滑片位于左端時(shí)，電路的總電阻最大，電路消耗的總功率最小，

整個(gè)電路工作時(shí)消耗的最小功率：

P小= =2.25W

【解析】（1）根據(jù)P= 求燈正常發(fā)光時(shí)的電阻大��；（2）當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開，S3閉合時(shí)，R1與L串聯(lián)，小燈泡恰能正常發(fā)光，根據(jù)分壓原理求R1的電阻；（3）當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過R1的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過R2的最大電流，并與變阻器允許通過的電流比較，確定允許的最大電流，再根據(jù)歐姆定律求出R2的最小阻值；（4）滑動(dòng)變阻器的最大電阻大于R1的阻值，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值與燈泡L串聯(lián)時(shí)總電阻最大，根據(jù)P= ，此時(shí)電路消耗的功率最小．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式，需要了解歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（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才能得出正確答案．