Question

【題目】如圖所示，電源電壓為12 V，R0="60" Ω，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“50 Ω 2 A”，電流表的量程為“0～0．6 A”，小燈泡上標(biāo)有“6 V 3 W”字樣．不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全．求：

（1）S閉合，S1、S2都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是多少？
（2）S、S1、S2都閉合，電路消耗的總功率最小值是多少？
（3）S、S1、S2都閉合，當(dāng)電路消耗的總功率最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是多少?

Answer 1

【答案】
（1）解：S閉合，S1、S2都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器與L串聯(lián)．小燈泡上標(biāo)有“6 V 3 W”字樣．
小燈泡電阻

小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流

則滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值 ；

滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“50 Ω 2 A”，故滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是12 Ω～50 Ω.
答：S閉合，S1、S2都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是12 Ω～50 Ω.

（2）解：S、S1、S2都閉合，滑動(dòng)變阻器與R0并聯(lián)，
流經(jīng)R0的電流

當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大時(shí)，此支路上的電流最小，
則

則干路上的電流I最小=I1+I2=0．2+0．24=0．44 A

電路消耗的總功率最小值P最小=UI最小=12×0．44=5．28 W.
答：S、S1、S2都閉合，電路消耗的總功率最小值是5．28 W.

（3）解：由電流表的量程可知，干路中的最大電流為0．6 A，則電路消耗的總功率最大，

電路中的總電阻

因滑動(dòng)變阻器與R0并聯(lián)，則 ，即

解得R滑=30Ω.
答：S、S1、S2都閉合，當(dāng)電路消耗的總功率最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是30Ω.

【解析】（1）由圖知，當(dāng)S閉合，S1、S2斷開(kāi)，變阻器與L串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，由P=UI計(jì)算燈泡的額定電流，根據(jù)串聯(lián)電路電流特點(diǎn)確定電路中的最大電流，計(jì)算出燈泡的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)計(jì)算變阻器接入電路中的最小阻值；
（2）當(dāng)S、S1、S2都閉合，R0與變阻器并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，當(dāng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路消耗的總功率最小，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算各支路的電流，利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)計(jì)算干路電流，再根據(jù)P=UI計(jì)算電路消耗的最小總功率值；
（3）當(dāng)S、S1、S2都閉合，電路中電流最大時(shí)電路消耗的總功率最大，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)計(jì)算通過(guò)變阻器的最大電流，利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算變阻器接入電路中的阻值．