题目内容
【题目】如图所示,电源电压恒为24V,灯泡L上标有“12V 6W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为100Ω,电压表量程为0~15V,电流表量程为0~0.6A,图中虚线框内接有一只20Ω的定值电阻R2(未画出).已知:①闭合S1和S3、断开S2时,调节R1,使其接入电路的阻值为20Ω,此时电路的总功率为14.4W;②闭合S1和S2、断开S3,调节R1,当电压表的示数为15V时,电流表读数为0.22A.
(1)灯泡L正常发光时的阻值为_______Ω,在情形①中,电路的总电阻为________Ω.
(2)请根据题意在虚线框内画出R2,并使电路完整___.
(3)闭合S1和S2、断开S3,移动滑动变阻器的滑片P的过程中,求小灯泡的最小功率____.
【答案】 24 40 见解析 1.012W
【解析】(1)由题知,灯泡的额定电压和额定功率,由P=可得灯泡电阻:
RL==24Ω;情形①中,闭合S1和S3、断开S2时,R1与串联虚线框部分串联,
由P=U2计算此时电路的总电阻:R==40Ω,(2)在情形①中,R1使其接入电路的阻值为20Ω,由串联电路的电阻特点可知,虚线框部分连入电阻的阻值为:R框=R-R1=40Ω-20Ω=20Ω,情形②中,闭合S1和S2、断开S3,虚线框部分、灯泡、R1串联,电压表测R1两端两端电压,电流表测电路中电流,此时灯泡与虚线框部分的总电压:U′=U-U1=24V-15V=9V,由串联电路特点和欧姆定律可得,此时灯泡与虚线框部分接入电路的总电阻值:RL+R框′=≈40.9Ω,由①②两种情形知,电阻R2即要在闭合S3时连入电路,又要在闭合S2时与灯串联,由此可知R2的位置如图所示:
(3)闭合S1和S2,断开S3,R2、灯泡、R1串联,当滑动变阻器两端电压最大时,电路中电阻最大,电流最小时,灯泡功率最小,此时R2两端电压:U2=IR2=0.22A×20Ω=4.4V,灯泡两端电压:UL=U总-U2-U1=24V-15V-4.4V=4.6V,由P=UI可得灯泡的最小功率:P=ULI′=4.6V×0.22A=1.012W.