Question

如圖所示，電源電壓U=6V且保持不變，R₁=10Ω，R₂是最大阻值為60Ω的滑動變阻器，L是標有“6V  0.72W”字樣的燈泡，燈泡燈絲電阻不變．
（1）當R₂的滑片P到最左端時，要使燈泡L正常發(fā)光，S₁、S₂各應處于什么狀態(tài)？
（2）當S₁、S₂都斷開，5分鐘內(nèi)燈泡L消耗的電能是多少？
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，閉合S₁、S₂，當電流表示數(shù)最小時，整個電路消耗的電功率是多少？

Answer 1

分析：（1）由題知，燈的額定電壓等于電源電壓，當R₂的滑片滑到最左端時，滑動變阻器連入電阻為0，為使燈正常發(fā)光，R₁不連入，R₂支路斷開，據(jù)此分析判斷；
（2）當S_l、S₂都斷開時，R₁和電燈串聯(lián)，根據(jù)電燈的額定電壓和額定功率可求燈絲電阻，已知R₁電阻，可求電路中的電流，又知道通電時間，可求出電燈消耗的電能；
（3）當S₁、S₂都閉合時，R₂與燈并聯(lián)，電流表測的是干路電流，當滑動變阻器的電阻全連入時，干路電流最小、電流表的示數(shù)最小，先求出通過燈的電流，再求出通過滑動變阻器的電流，進而求出干路電流，再利用P=UI求整個電路消耗的電功率．

解答：解：（1）由題知，當R₂的滑片滑到最左端時，滑動變阻器連入電阻為0，若閉合S₂，電燈將被短路，所以S₂應斷開；
為使燈正常發(fā)光，燈的兩端的電壓應等于電源電壓，應閉合S₁，使R₁不連入；這樣，電路中只有電燈接在電源上，能正常發(fā)光；
（2）當S_l、S₂都斷開時，R₁和電燈串聯(lián)，
R_L=

U 2 額

P額

=

(6V)2

0.72W

=50Ω．
電路中的電流：
I=

U

R1+RL

=

6V

10Ω+50Ω

=0.1A，
5分鐘內(nèi)燈泡L消耗的電能：
W_L=I²R_Lt=（0.1A）²×50Ω×5×60s=150J；
（3）當S₁、S₂都閉合時，R₂與燈并聯(lián)，當滑動變阻器的電阻全連入時，干路電流最小、電流表的示數(shù)最小，
I₂=

U

R2

=

6V

60Ω

=0.1A，
I_L=

U

RL

=

6V

50Ω

=0.12A，
干路電流：
I=I₂+I_L=0.1A+0.12A=0.22A，
整個電路消耗的電功率：
P=UI=6V×0.22A=1.32W．
答：（1）當R₂的滑片P到最左端時，要使燈泡L正常發(fā)光，S₁閉合、S₂斷開；
（2）當S₁、S₂都斷開，5分鐘內(nèi)燈泡L消耗的電能是150J；
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，閉合S₁、S₂，當電流表示數(shù)最小時，整個電路消耗的電功率是1.32W．

點評：本題考查了電功、電功率的計算，涉及到電路動態(tài)分析，能分析電路圖得出當兩開關都閉合和都斷開時的電路組成是本題的關鍵（最好畫出等效電路圖幫助分析）．