Question

【題目】如圖所示，電源電壓恒為24V，燈泡L上標(biāo)有“12V 6W”字樣，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值為100Ω，電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～0．6A，圖中虛線框內(nèi)接有一只20Ω的定值電阻R2（未畫(huà)出）．
已知：①閉合S1和S3、斷開(kāi)S2時(shí)，調(diào)節(jié)R1 ， 使其接入電路的阻值為20Ω，此時(shí)電路的總功率為14．4W；
②閉合S1和S2、斷開(kāi)S3 ， 調(diào)節(jié)R1 ， 當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí)，電流表讀數(shù)為0．22A．

（1）燈泡L正常發(fā)光時(shí)的阻值為Ω，在情形①中，電路的總電阻為Ω．
（2）請(qǐng)根據(jù)題意在虛線框內(nèi)畫(huà)出R2 ， 并使電路完整．
（3）當(dāng)閉合所有開(kāi)關(guān)時(shí)，為保證電路安全，求滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍．
（4）閉合S1和S2 ， 斷開(kāi)S3 ， 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P的過(guò)程中，求小燈泡的最小功率．

Answer 1

【答案】
（1）24,40
（2）

（3）解：閉合所有開(kāi)關(guān)，燈泡被短路，滑動(dòng)變阻器和R2串聯(lián) . 當(dāng)電路中的電流為0.6A時(shí)，R2兩端的電壓為12V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為12V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20Ω . 當(dāng)滑動(dòng)變阻器分得電壓為15V時(shí)，R2分得的電壓為9V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為33.3Ω， 滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是：20Ω≤R≤33.3Ω .

（4）解：閉合S1和S2，斷開(kāi)S3，在保證電路安全的情況下，電路中的電流越小，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓越大，電壓表示數(shù)為15V時(shí)，電路中的電流最小 . 燈泡和R2兩端的總電壓為9V，電路中的電流為0.22A，R2兩端的電壓為U2＝IR＝0.22A×20Ω＝4.4V，燈光兩端的電壓為4.6V，小燈泡的最小功率為P＝UI＝4.6V×0.22A＝1.012W .

【解析】（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻 .

在情形①中，電路中的電流 ，電路的總電阻 ;
（2）R2要么與燈泡串聯(lián)，要么與S3串聯(lián)，要么S3和燈泡串聯(lián)，R2放在干路的位置 . 如果是與小燈泡串聯(lián)，則閉合S1和S3、斷開(kāi)S2時(shí)，電路的總功率是 . 如果與S3串聯(lián)， 閉合S1和S2、斷開(kāi)S3，當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí)，燈泡兩端的電壓為9V，此時(shí)燈絲電阻 ，燈泡沒(méi)有達(dá)到額定狀態(tài)，電阻卻大于額定狀態(tài)時(shí)的電阻，與實(shí)際情況不符，所以S3和燈并聯(lián)，R2放在干路，;
所以答案是：（1）24；40；（2）見(jiàn)解答；（3）20Ω≤R≤33.3Ω；（4）0.012W .
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)，掌握計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．