解题思路:分析清楚电路结构,作出各种情况下的等效电路图;根据电源电压不变,结合题意由欧姆定律求出电阻间的关系,然后由电功率公式求出电路的最小功率.
由电路图可知:
只闭合开关S3,滑动变阻器的滑片P在最左端时,只有R1接入电路,等效电路图如图1所示;
只断开开关S1,滑片P移至最右端时,R1和R2串联接入电路,等效电路图如图2所示;
只闭合开关S1,滑片P仍在最右端时,R1、R2和R3串联接入电路,等效电路图如图3所示;
电源电压不变,设电源电压为U,
如图1、图2所示,由欧姆定律得:
I1
I2=
U
R1
U
R1+R2=
R1+R2
R1=[5/3],则R2=[2/3]R1;
如图2、图3所示,由欧姆定律得:
I2
I3=
U1
R2
U2
R1+R2=
U1
U2×
R1+R2
R2=[2/3]×
R1+
2
3R1
2
3R1=[2/3]×[5/2]=[5/3];
电源电压不变,
I2
I3=
R1+R2+R3
R1+R2=[5/3];
R3=[2/3](R1+R2)=[2/3](R1+[2/3]R1)=[10/9]R1;
电压一定,由P=
U2
R可知,电阻越大,功率越小,
第三状态电路总功率最小.
如图1、图3所示,由P=
U2
R可得:
P1
P3=
U2
R1
U2
R1+R2+R3=
R1+R2+R3
R1=
R1+
2
3R1+
10
9R1
R1=[25/9];
P3=[9/25]P1=[9/25]×10W=3.6W;
答:电路消耗总功率的最小值是3.6W.
点评:
本题考点: 电功率的计算.
考点点评: 本题考查了求电路的最小功率问题,难度较大,分析清楚电路结构是正确解题的前提与关键,一定要认真分析电路结构,作出等效电路图,然后再答题.