Question

【題目】小明同學(xué)為了增加所設(shè)計(jì)機(jī)器人的可觀賞性，他想用亮度可調(diào)節(jié)的紅、綠燈做它的眼睛，現(xiàn)已知紅燈L1規(guī)格為“6V 3W”，為了測(cè)出綠燈L2及電位器（滑動(dòng)變阻器）R的規(guī)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(dāng)閉合開關(guān)S、S1 ， 斷開S2 ， 且電位器R的滑片P移至b端時(shí)，L1正常發(fā)光，流過L1的電流及電源的電壓；
（2）當(dāng)閉合開關(guān)S、S1和S2 ， 且電位器的滑片P移至b端時(shí)，L2正常發(fā)光，電流表的示數(shù)增大了1A，燈L2的額定電壓和額定功率；
（3）當(dāng)閉合開關(guān)S、S2 ， 斷開S1 ， 且電位器的滑片P移至R中點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)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）解：當(dāng)閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，只有L1連入電路，

由P=UI可得，L1正常發(fā)光時(shí)的電流：I額1= = =0.5A；

由于L1正常發(fā)光，則電源的電壓U=U額1=6V；

答：流過L1的電流為0.5A，電源電壓為6V；

（2）解：當(dāng)閉合開關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，兩燈泡并聯(lián)，且兩燈泡均正常發(fā)光，

由于并聯(lián)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(shí)干路電流增加1A，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)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；

答：燈L2的額定電壓為6V，額定功率為6W；

（3）解：當(dāng)閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，綠燈L2與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，

由歐姆定律可得，電路中的總電阻：

R= = =24Ω，

由I= 可得，綠燈L2的電阻：

R2= = =6Ω，

串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：

R中=R﹣R2=24Ω﹣6Ω=18Ω；

所以，滑動(dòng)變阻器的最大電阻R=2R中=2×18Ω=36Ω；

答：小明選用的電位器R的最大阻值為36Ω；

（4）解：由I= 可得，紅燈L21的電阻：R1= = =12Ω＞6Ω，

所以當(dāng)S、S1閉合、S2斷開，滑片P在a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值與紅燈L1串聯(lián)，此時(shí)總電阻最大，電路中的電功率最小，

則最小總功率：Pmin= = =0.75W．

答：該電路消耗的最小電功率為0.75W．

【解析】（1）利用P=UI即可求出L1正常發(fā)光，流過L1的電流；當(dāng)閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，只有L1連入電路，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓與額定電壓相等確定電源的電壓；（2）當(dāng)閉合開關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器的滑片P移至b端時(shí)，兩燈泡并聯(lián)，由于兩燈泡都正常發(fā)光；根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)即可求出燈L2的額定電壓和電流，利用P=UI求出L2的額定功率；（3）當(dāng)閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，且電位器的滑片P移至R中點(diǎn)時(shí)，L1與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻和R2，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，進(jìn)而即可求出R的最大阻值；（4）根據(jù)歐姆定律求出R1與R2比較，電阻大的燈泡與滑動(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)P= 可知電路中的電功率最小，然后根據(jù)電阻的串聯(lián)和電功率公式求出其大小．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解歐姆定律及其應(yīng)用(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�。�（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）)，還要掌握電功率的計(jì)算公式(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)的相關(guān)知識(shí)才是答題的關(guān)鍵．