(2013•柳州)如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”(灯泡电阻不变),开关S闭合.当S1、S2断开,滑片P从

(2013•柳州)如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”(灯泡电阻不变),开关S闭合.当S1、S2断开,滑片P从b端滑到某一位置时,变阻器的电阻减小6Ω,电流表的示数变化0.1A,灯泡恰好正常发光,此时电路的电流为______A;保持滑片P位置不变,闭合S1、S2,电流表的示数有变化了1.5A.当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗的最小功率为______W.
薇帷娓蔚 1年前 已收到1个回答 举报

menglinfeixue 幼苗

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解题思路:先画出出三种情况的等效电路图:
(1)灯泡正常发光时的功率和额定功率相等,根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流;
(2)根据欧姆定律可知图1电阻大于图2中的电阻时图1的电流为图2电流减去0.1A,根据电阻越并越小可知图3中的电阻最小,电流表的示数为图2电流加1.5A,利用欧姆定律求出灯泡的电阻,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出图1、图2的电源,利用电源的电压不变建立等式求出滑动变阻器的最大阻值,进一步求出电源的电压;根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出图3中通过滑动变阻器的电流,利用并联电路的电流特点求出通过R0的电流,利用欧姆定律求出R0的阻值;当三个开关S、S1、S2都闭合且滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路消耗的电功率最小,利用并联电路的电压特点和P=
U2
R
求出R与R0消耗的电功率,两者之和即为电路消耗总功率的最小值.

开关S闭合:
当S1、S2断开,滑片P在b端时,等效电路图如图1所示;
滑片滑到某一位置时,等效电路图如图2所示;
保持滑片P位置不变,闭合S1、S2,等效电路图如图3所示.
(1)图2中:
∵串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,
∴根据P=UI可得,电路中的电流:
I2=IL=
PL
UL=[3W/6V]=0.5A,
(2)∴图1中的电流I1=I2-0.1A=0.5A-0.1A=0.4A,
图3中电流表的示数I3=I2+1.5A=0.5A+1.5A=2A,
根据欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL=
UL
IL=[6V/0.5A]=12Ω,
∵电源的电压不变,
∴U=I1(RL+Rab)=I(RL+Rab-6Ω),即0.4A×(12Ω+Rab)=0.5A×(12Ω+Rab-6Ω)
解得:Rab=18Ω,
电源的电压U=0.4A×(12Ω+Rab)=0.4A×(12Ω+18Ω)=12V;
图3中:
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴通过滑动变阻器的电流:
I=[U
Rab−6Ω=
12V/18Ω−6Ω]=1A,
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
∴通过R0的电流:
I0=I3-I=2A-1A=1A,
R0=[U
I0=
12V/1A]=12Ω,
当三个开关S、S1、S2都闭合且滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路消耗的电功率最小,
电路消耗总功率的最小值:
Pmin=
U2
Rab+
U2
R0=
(12V)2
18Ω+
(12V)2
12Ω=20W.
故答案为:0.5;20.

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

考点点评: 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是画出等效电路图和弄清各量之间的关系.

1年前

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