如图所示,电源电压为12V,并且保持不变,滑动变阻器的最大阻值为18Ω,小灯泡上标有“6V 3W”字样.求:

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  • 解题思路:(1)根据小灯泡的额定电压和额定功率的值,结合电功率的计算公式:P=UI,即可求出其额定电流.

    (2)明确S1、S2都断开时,灯L和滑动变阻器的连接方式:串联.要求灯泡正常工作时,滑动变阻器接入电路中的阻值.就需要知道此时滑动变阻器两端的电压和电流.

    通过串联电路的特点,利用灯泡的电流和电压来求出滑动变阻器的电流和电压,进而求出滑动变阻器的电阻值.

    (3)明确闭合S、S1、S2时,电路的连接方式,通过题目中告诉的电流的变化,求出此时电路中通过电阻R0与滑动变阻器的电流是多少.利用欧姆定律求出R0的阻值.

    (4)当电路中的电阻最大时,电流最小此时的总功率最小.

    (1)已知灯泡的额定电压为6V,额定功率为3W.

    R=

    U2额

    P额=

    (6V)2

    3W=12Ω.

    I=

    P额

    U额=[3W/6V]=0.5A.

    (2)当S闭合,S1、S2都断开时,灯L和滑动变阻器串联,此时小灯泡正常工作,所以其两端的电压为6V,滑动变阻器中的电流与小灯泡中的电流相等,为其额定电流:0.5A.

    则滑动变阻器两端的电压:U=U-U=12V-6V=6V.

    滑动变阻器此时接入电路的阻值:R=

    U滑

    I滑=[6V/0.5A]=12Ω.

    (3)闭合S、S1、S2时,R0与滑动变阻器并联.此时与原来相比电路的总电阻减小,所以电路中的电流增大.

    原来为0.5A.所以现在电路中的电流:I=I+1A=0.5A+1A=1.5A.

    由于此时滑动变阻器与R0两端的电压均等于电源电压:12V.此时滑动变阻器接入电路的阻值为12Ω.

    此时滑动变阻器的电流:I=[U

    R滑=

    12V/12Ω]=1A.

    由于两者并联,电路的总电流为1.5A,所以通过R0的电流:I0=I-I=1.5A-1A=0.5A.

    则电阻R0的阻值:R0=[U

    I0=

    12V/0.5A]=24Ω.

    (4)闭合S、S1、S2,当滑动变阻器的滑片调到b端时,整个电路消耗的功率最小

    I最小=I0+IR=[12V/24Ω]+[12V/18Ω]=[7/6]A.

    P最小=UI最小=12V×[7/6]A=14W.

    答:(1)灯泡的电阻是12Ω;灯泡正常工作时的电流0.5A.

    (2)当S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路中的阻值为12Ω.

    (3)保持滑动变阻器的位置不变,闭合S、S1、S2,R0的阻值是24Ω.

    (4)闭合S、S1、S2,整个电路消耗的总功率的最小值是14W.

    点评:

    本题考点: 电功率的计算;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;欧姆定律的应用;电阻的串联;电阻的并联.

    考点点评: 在此题中,不同开关的闭合与断开,造成了电路的连接方式发生了改变,明确每种情况下的连接方式是解决此题的关键,也是难点所在.