题目

在如图甲所示的电路中，小灯泡L的电流随两端电压的变化关系如图乙所示，当开关S、S2闭合，S1、S3断开时，电压表的示数为6V；当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，电流表的示数为0.1A，已知电源电压恒定，R1：R2=1：2。求： （1） 当开关S、S2闭合，S1、S3断开时，5min内小灯泡L消耗的电能； （2） 当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，电阻R2的功率； （3） 整个电路的最小功率。 答案： 解：当开关S、S2闭合，S1、S3断开时，只有L接入电路中，则电源电压为 U=UL=6V 由乙图可知：当UL=6V时，IL=0.28A，5min内小灯泡L消耗的电能W=ULILt=6V×0.28A×5×60s=504J 答：当开关S、S2闭合，S1、S3断开时，5min内小灯泡L消耗的电能为504J； 当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，R2与L串联。 由乙图可知：当I′=0.1A时，UL′=1V，R2两端电压 U2=U-UL′=6V-1V=5V R2的电阻为 R2=U2I′=5V0.1A=50Ω 电阻R2的电功率是P2=U2I′=5V×0.1A=0.5W 答：当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，电阻R2的功率为0.5W； 因为R1：R2=1：2 所以 R1=12R2=12×50Ω=25Ω 根据P=UI可知，当电源电压U一定时，总电流I越小，总电功率就越小；当R2与L串联时，电路的总电流为0.1A，而R1与R2串联时，电路的总电流为 I=UR1+R2=6V25Ω+50Ω=0.08A<0.1A 所以当开关S、S1闭合，S2、S3断开，R1与R2串联时，电路的总功率最小， 整个电路最小功率P小=UI=6V×0.08A=0.48W 答：整个电路的最小功率为0.48W。

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