Question

【題目】如圖所示，電源電壓保持不變，燈泡上標(biāo)有“12V 6W”，定值電阻R1=120Ω，滑動變阻器R2上標(biāo)有“50Ω、1A”，電壓表的量程選用“03V”。斷開S2，閉合S和S1，滑片P移到B端，燈泡剛好正常發(fā)光。

（1）將滑片P移到B端，三個開關(guān)都閉合，lmin內(nèi)電路消耗的電能是多少？

（2）斷開S1，閉合S和S2，在安全前提下，調(diào)節(jié)滑片P的過程中，電路消耗的最小功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）432J；（2）0.9W

【解析】

由圖知道，當(dāng)斷開S2 ，閉合S和S1 ，滑片P移到B端時(shí)，電路中只有燈泡，又因?yàn)榇藭r(shí)燈泡剛好正常發(fā)光，所以，電源電壓等于小燈泡的額定電壓，即U=UL額=12V；

（1）若將滑片P移到B端，三個開關(guān)都閉合，則燈泡L和R1 并聯(lián)，因?yàn)椴⒙?lián)電路中各支路兩端的電壓等于電源電壓，所以此時(shí)燈泡仍然正常發(fā)光，即燈泡的功率是：PL =6W，

所以lmin內(nèi)電路消耗的電能是：W=WL+WR=PLt+U2/R1t=6W×60s+(12V)2/120Ω×60s=360J+72J=432J；

（2）由圖知道，當(dāng)斷開S1，閉合S和S2時(shí)，R1與滑動變阻器R2 串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓，由P=UI知道，電路的電流越小，電路消耗的功率就越小。

由于電壓表的量程選用的是“0～3V”，所以電壓表示數(shù)最大為3V，由串聯(lián)分壓規(guī)律可知，此時(shí)滑動變阻器接入電阻值最大，又因?yàn)榇��?lián)電路電流處處相等，

所以，由歐姆定律知道：U2/R2=U1/R1，即3V/R2=（12V3V）/120Ω，

即變阻器接入電路的最大阻值是：R2 =40Ω；

此時(shí)電路中有最小電流是：Imin =U/（R1+R2）=12V/（120Ω+40Ω）=0.075A，

故電路消耗的最小功率是：Pmin =UImin =12V×0.075A=0.9W。