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18.如圖甲所示,電源電壓U=10V,R1為定值電阻,阻值為20Ω,R為滑動(dòng)變阻器,R的最大阻值為50Ω,小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣,小燈泡的U-I關(guān)系如圖乙所示.求:

(1)小燈泡正常工作時(shí)通過(guò)燈絲的電流.
(2)S閉合,S1、S2都斷開(kāi)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使小燈泡兩端的電壓為4V時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值.
(3)S、S1、S2都閉合時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到何處時(shí),整個(gè)電路消耗的總功率最小,這個(gè)最小功率是多少?

分析 (1)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等,根據(jù)P=UI求出通過(guò)燈絲的電流;
(2)S閉合,S1、S2都斷開(kāi)時(shí),滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián),電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓,根據(jù)圖象讀出通過(guò)燈泡的電流即為電路中的電流,利用歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻;
(3)S、S1、S2都閉合時(shí),R1與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路消耗的總功率最小,根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻,利用P=U2R求出電路的最小功率.

解答 解:(1)由P=UI可得,小燈泡正常工作時(shí)通過(guò)燈絲的電流:
IL=PLUL=3W6V=0.5A;
(2)S閉合,S1、S2都斷開(kāi)時(shí),滑動(dòng)變阻器與燈泡L串聯(lián),電壓表測(cè)L兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,滑動(dòng)變阻器兩端的電壓:
U=U-UL′=10V-4V=6V,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,由圖象可知,電路中的電流I=IL′=0.4A,
由I=UR可得,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻:
R=UI=6V0.4A=15Ω;
(3)S、S1、S2都閉合時(shí),R1與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,
當(dāng)滑片位于b端時(shí),接入電路中的電阻最大,電路消耗的總功率最小,
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,
所以,電路中的總電阻:
R=RR1R+R1=50Ω×20Ω50Ω+20Ω=1007Ω,
電路的最小功率:
P=U2R(cāng)=10V21007Ω=7W.
答:(1)小燈泡正常工作時(shí)通過(guò)燈絲的電流為0.5A;
(2)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為15Ω;
(3)S、S1、S2都閉合時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到b端時(shí),整個(gè)電路消耗的總功率最小,最小功率是7W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,分清電路的連接方式是解題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.

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