题目内容
【题目】如图（甲），L上标有“6V 3W”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，R0的电阻为20Ω，变阻器R的最大阻值为200Ω．只闭合S2，移动滑片，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图（乙），当滑片置于a点时，电压表示数Ua=8V．（灯丝电阻不随温度变化）求：
（1）小灯泡的电阻及电源电压；
（2）只闭合S1，若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时，小灯泡的实际功率为多少？
（3）只闭合S2时，电路消耗的最小功率为多少？
【答案】（1）小灯泡的电阻为12Ω，电源的电压为18V；
（2）只闭合S1，若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时，小灯泡的实际功率为0.75W；
（3）只闭合S2时，电路消耗的最小功率为2.7W．
【解析】试题分析：（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=
求出灯泡的电阻；只闭合S2，滑片置于a点时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，根据图乙读出滑动变阻器接入电路中的电阻，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；
（2）只闭合S1，若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时，灯泡与滑动变阻器串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=I2R求出小灯泡的实际功率；
（3）只闭合S2，当电压表的示数为15V时，电路中的电流最小，电路消耗的功率最小，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，然后根据P=UI求出电路消耗的最小功率．
解：（1）由P=可得，灯泡的电阻：
RL=
=
=12Ω；
只闭合S2，滑片置于a点时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，
由图乙可知，Ua=8V时，电阻Ra=16Ω，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=
=
=0.5A，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：
U=I（Ra+R0）=0.5A×（16Ω+20Ω）=18V；
（2）只闭合S1，若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时，灯泡与滑动变阻器串联，
此时，电路的电流：
I′=
=
=0.25A，
小灯泡的实际功率为：
PL′=（I′）2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W；
（3）只闭合S2，当电压表的示数为15V时，电路中的电流最小，电路消耗的功率最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R0两端的电压：
U0=U﹣UR=18V﹣15V=3V，
此时电路中的电流：
I″=
=
=0.15A，
电路消耗的最小功率：
P最小=UI″=18V×0.15A=2.7W．
答：（1）小灯泡的电阻为12Ω，电源的电压为18V；
（2）只闭合S1，若滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω时，小灯泡的实际功率为0.75W；
（3）只闭合S2时，电路消耗的最小功率为2.7W．
