Question

【題目】如圖所示，電源電壓不變，燈泡L標(biāo)有“6V 3W”（燈泡電阻不變），開關(guān)S閉合。當(dāng)S1、S2斷開，滑片P從b端滑到某一位置時(shí)，變阻器的電功率變化0.12W，電流表示數(shù)變化0.1A，燈泡恰好正常發(fā)光。求：

（1）燈泡電阻

（2）電源電壓和滑動(dòng)變阻器的最大阻值

（3）若R0阻值為48Ω，電路可能消耗的最小功率

Answer 1

【答案】（1）12Ω；（2）9.6V，12Ω或12V，18Ω；（3）3.48W或4.8W

【解析】

(1)根據(jù)電功率變形公式可得

(2)此時(shí)燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑片P從b端滑到某一位置時(shí)，電流表示數(shù)變化0.1A，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器阻值變小，所以電流是變小了0.1A，即滑片P在某一點(diǎn)時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，小燈泡電壓為6V，此時(shí)電流為

滑片P在b端時(shí)，電阻變大，所以電流應(yīng)減小了0.1A，此時(shí)電流

此時(shí)小燈泡電壓為

在這一變化過程中，滑動(dòng)變阻器電功率變化了0.12W，可能為增加，也可能為減小，設(shè)電源電壓為U，根據(jù)電功率計(jì)算公式可得

或

解得電源電壓為9.6V或12V。當(dāng)滑片在b端時(shí)，此時(shí)連入電路的阻值最大，電路中電流為0.4A，燈泡的電壓為4.8V，所以滑動(dòng)變阻器最大阻值為

當(dāng)電源電壓為9.6V時(shí)，解得滑動(dòng)變阻器最大阻值為12Ω，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，解得滑動(dòng)變阻器最大阻值為18Ω。

(3)電源電壓一定，電路消耗的功率最小，則電路中的電阻要最大。因?yàn)閮呻娮璨⒙?lián)后的總電阻小于其中任何一個(gè)電阻的阻值，所以當(dāng)S1、S2均斷開，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器連入阻值最大時(shí)電路消耗的電功率最小

或

答：(1)燈泡的電阻為12Ω；(2)當(dāng)電源電壓為9.6V時(shí)，滑動(dòng)變阻器最大阻值為12Ω，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，滑動(dòng)變阻器最大阻值為18Ω；(3)當(dāng)電源電壓為9.6V時(shí)，電路消耗的最小電功率為3.84W，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，電路消耗的最小電功率為4.8W。