Question

6．如圖，電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“10Ω  0.6A”，電流表量程為0-3A，小燈泡L的規(guī)格為“2.5V 0.5A”（不考慮燈絲電阻變化）．求：
（1）S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，滑片P移至中點(diǎn)，小燈泡L正常發(fā)光，求電源電壓；
（2）S₁、S₂都閉合時(shí)，滑片P移至最左端，電流表示數(shù)變?yōu)?A，求100s內(nèi)R₁消耗的電能為多少J；
（3）S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，求電路的最小電功率為多少W．

Answer 1

分析 （1）S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，變阻器與L串聯(lián)，電流表測(cè)電路中電流，滑片P移至中點(diǎn)，小燈泡L正常發(fā)光，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算電源電壓；
（2）S₁、S₂都閉合時(shí)，滑片P移至最左端，變阻器與R₁并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，由并聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算R₁的電流，由W=UIt計(jì)算100s內(nèi)R₁消耗的電能；
（3）由歐姆定律先計(jì)算燈泡電阻，S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，電路中電流最小時(shí)，電路的電功率最小，由此計(jì)算．

解答 解：
（1）由電路圖知，S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，變阻器與L串聯(lián)，電流表測(cè)電路中電流，滑片P移至中點(diǎn)，小燈泡L正常發(fā)光，
由串聯(lián)電路電流特點(diǎn)知，電路中電流I=I_額=0.5A，
由歐姆定律可得變阻器兩端電壓：U_R=I×$\frac{1}{2}$R=0.5A×$\frac{1}{2}$×10Ω=2.5V，
由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得電源電壓：U=U_額+U_R=2.5V+2.5V=5V；
（2）由電路圖知，滑片P移至最左端，變阻器的最大值與R₁并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
由并聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得：I_R=$\frac{U}{R}$=$\frac{5V}{10Ω}$=0.5A，
所以通過(guò)R₁的電流：I₁=I′-I_R=1A-0.5A=0.5A，
所以100s內(nèi)R₁消耗的電能：W=UI₁t=5V×0.5A×100s=250J；
（3）由歐姆定律可得燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω，
S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，變阻器與L串聯(lián)，所以當(dāng)變阻器連入阻值最大時(shí)，電路中電流最小，電路的電功率最小，
電路中的最小電流：I_最小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑最大}}$=$\frac{5V}{5Ω+10Ω}$=$\frac{1}{3}$A，
所以電路的最小電功率：P_最小=UI_最小=5V×$\frac{1}{3}$A≈1.7W．
答：（1）電源電壓為5V；
（2）S₁、S₂都閉合時(shí)，滑片P移至最左端，100s內(nèi)R₁消耗的電能為250J；
（3）S₁、S₂都斷開(kāi)時(shí)，電路的最小電功率為1.7W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)和并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律以及電功率公式的應(yīng)用，知道燈泡正常發(fā)光時(shí)電壓等于其額定電壓，正確分析開(kāi)關(guān)在不同狀態(tài)下電路的連接方式是關(guān)鍵．