Question

18．如圖電路中，電源電壓不變，燈L上標有“18V  18W”的字樣（燈L電阻保持不變），電壓表所選量程為0～15V，電流表所選量程為0～3A．當開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片P移到a端時，燈L正常發(fā)光，電流表示數(shù)為1.15A，滑動變阻器的最大阻值是120Ω．則斷開開關(guān)S，在不損壞電路元件下，移動滑片P的過程中，燈L的最小功率至少為0.5W．

Answer 1

分析 （1）當開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片P移到a端時，滑動變阻器的最大阻值和燈泡L并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)額定電壓下燈泡正常發(fā)光和并聯(lián)電路的電壓特點得出電源的電壓，根據(jù)P=UI求出通過L的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過滑動變阻器的電流，利用歐姆定律求出燈泡的電阻和滑動變阻器的最大阻值；
（2）當開關(guān)S斷開時，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出電壓表的示數(shù)最大時燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻判斷出電路中的最小電流，此時燈泡的實際功率最小，根據(jù)P=I²R求出燈泡的最小功率．

解答 解：（1）當開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片P移到a端時，滑動變阻器的最大阻值和燈泡L并聯(lián)，電流表測干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，電源的電壓：
U=U_L=18V，
由P=UI可得，通過L的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{18W}{18V}$=1A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過滑動變阻器的電流：
I_滑=I_總-I_L=1.15A-1A=0.15A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻和滑動變阻器的最大阻值分別為：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{18V}{1A}$=18Ω，R_滑=$\frac{U}{{I}_{滑}}$=$\frac{18V}{0.15A}$=120Ω；
（2）當開關(guān)S斷開時，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，當電壓表的示數(shù)U_滑=15V時，燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_滑=18V-15V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{18Ω}$=$\frac{1}{6}$A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑′=$\frac{{U}_{滑}′}{I}$=$\frac{15V}{\frac{1}{6}A}$=90Ω，
則此時燈泡消耗的電功率最小，最小功率：
P_L′=I²R_L=（$\frac{1}{6}$A）²×18Ω=0.5W．
故答案為：120Ω；0.5W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時電路串并聯(lián)的辨別和電表所測電路元件的判斷．