Question

【題目】如圖所示，電源電壓恒定，R1=50Ω，滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“60Ω 1A”，小燈泡L上標(biāo)有“10V 2W”字樣(燈絲電阻不受溫度影響)，電流表的量程為0~0.6A。

(1)當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至中點(diǎn)時(shí)，燈泡L恰好正常發(fā)光，則電源電壓U為多大?

(2)如何調(diào)節(jié)開關(guān)和滑動(dòng)變阻器，使總電路消耗功率最小?以最小功率通電11分鐘，電流對(duì)總電路做的功是多少?

(3)若開關(guān)S1閉合，調(diào)節(jié)另外兩個(gè)開關(guān)和滑動(dòng)變阻器，使總電路消耗功率最大，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是多少? (要求：把開關(guān)的閉合、斷開情況說清楚，不能損壞電器。答案取整數(shù))

Answer 1

【答案】(1)16V；(2) S2閉合，S1、S3斷開，且滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大；1538J；(3)57Ω

【解析】

(1)當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，燈泡的電阻

RL===50Ω

電路的電流

I=IL額===0.2A

電源電壓

U=I(0.5R2+ RL)= 0.2A(0.560Ω+50Ω)=16V

電源電壓為16V。

(2)當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，且滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大時(shí)，電路中總電阻最大，電路總功率最小，此時(shí)電路總電阻

R大=R2+R1=60Ω+50Ω=110Ω

電路總功率

P==2.33W

電流對(duì)總電路做的功

W=Pt=2.33W1160s=1538J

電流對(duì)總電路做的功1538J。

(3)三個(gè)開關(guān)都閉合，電阻R1與滑動(dòng)變阻R2并聯(lián)接入電路，此時(shí)干路中的電流最大為0.6Ａ，總功率最大。通過R1的電流

I1===0.32A

通過R2的電流

I2=I大- I1=0.6A-0.32A=0.28A

滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為

R2′==57Ω

滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為57Ω。

答：(1)當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至中點(diǎn)時(shí)，燈泡L恰好正常發(fā)光，則電源電壓為16V；

(2)當(dāng)開關(guān)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，且滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大時(shí)，總電路消耗功率最��；以最小功率通電11分鐘，電流對(duì)總電路做的功是1538J；

(3)若開關(guān)S1閉合，調(diào)節(jié)另外兩個(gè)開關(guān)和滑動(dòng)變阻器，使總電路消耗功率最大，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是57Ω。