Question

【題目】如圖所示，電源電壓保持不變，小燈泡L標(biāo)有“5V 2.5W”的字樣，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為60Ω，定值電阻R2的阻值為20Ω，電壓表量程為0~3V，燈絲電阻不隨溫度變化，求：

(1)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的阻值為多少？

(2)當(dāng)S1、S2和S3都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光，此時(shí)定值電阻R2的電功率為多少？

(3)保證電路安全時(shí)，該電路消耗的最小電功率。

Answer 1

【答案】(1) 10Ω；(2) 1.25W；(3) 0.5W

【解析】

(1)由P=可得，小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的阻值

RL===10Ω

小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的阻值為10Ω。

(2)當(dāng)S1、S2和S3都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端時(shí)，R2與L并聯(lián)，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且小燈泡L恰好正常發(fā)光，所以，電源的電壓

U=UL=5V

此時(shí)定值電阻R2的電功率

P2===1.25W

定值電阻R2的電功率為1.25W。

(3)當(dāng)只閉合S1、S3時(shí)，R1與R2串聯(lián)，當(dāng)只閉合S2、S3時(shí)R1與L串聯(lián)，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，當(dāng)電壓表的示數(shù)U滑=3V時(shí)，R2或L兩端的電壓分別為

U2=UU滑=5V3V=2V，UL′=UU滑=5V3V=2V

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流分別為

I1== =0.1A，I2===0.2A

當(dāng)電路中的電流為0.1A時(shí)，電路消耗的總功率最小，則電路消耗的最小功率

P小=UI1=5V×0.1A=0.5W

電路消耗的最小功率0.5W。

答：(1)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的阻值為10Ω；

(2)當(dāng)S1、S2和S3都閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端時(shí)，定值電阻R2的電功率為1.25W；

(3)保證電路安全時(shí)，該電路消耗的最小電功率為0.5W。