题目

如图所示电路中，电源电压为6V且保持不变，R0=30Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电流表的量程为“0~0.6A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证长时间电路安全工作，计算： （1） 当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能； （2） 当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率； （3） 当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。 答案： 解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，灯泡L与滑动变阻器R串联，滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路，不考虑灯丝电阻变化，根据 P=U2R 可得灯泡电阻 RL=U额2P额=(2.5V)21.25W=5Ω 串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则电路总电阻为 R总=RL+Rmax=5Ω+20Ω=25Ω 则通过电路电流为 I=UR总=6V25Ω=0.24A 串联电路中电流处处相等，由 W=I2Rt 小灯泡在1min内消耗的电能 WL=I2RLt=(0.24A)2×5Ω×60s=17.28J 答：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能是17.28J 解：由P=UI可得，灯泡正常工作时的电流为 IL=P额U额=1.25W2.5V=0.5A 当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器以最小阻值0接入电路时，保证电路安全的情况下，电路电流最大为0.5A，此时电路消耗的功率最大为 P大=UI大=6V×0.5A=3W 答：当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率是3W 解：当S、S1、S2都闭合时，灯泡L被短路，定值电阻R0与滑动变阻器R并联，通过定值电阻R0的电流为 I0=UR0=6V30Ω=0.2A 滑动变阻器接入电路阻值最小时，通过的电流最大，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和的规律，以及考虑电流表的路程，干路电流应为0.6A，则通过滑动变阻器R的最大电流为 IR=I′−I0=0.6A−0.2A=0.4A 根据 I=UR 可得滑动变阻器接入电路的最小阻值 R小=UIR=6V0.4A=15Ω 答：当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Ω。

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