题目内容

5．如图所示电路，电源电压不变，R1=12Ω，小灯泡标有“6V 3W”（设其电阻不变）．电流表使用0-3A量程．求：
（1）小灯泡的电阻．
（2）只闭合Sl时，小灯泡正常发光，则电源电压为多大？
（3）当Sl、S2、S3都闭合时，将滑片P移动到b端时，电流表的示数为1.2A，则滑动变阻器的最大阻值是多少？
（4）保证电路安全情况下，通过开关的断开与闭合及滑片位置的移动，电路消耗的最大总功率和最小总功率分别是多少？

分析 （1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻；
（2）只闭合Sl时，灯泡与R1串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；
（3）当S1、S2、S3都闭合时，将滑片P移动到b端，滑动变阻器的最大阻值和R1并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点求出通过R1的电流，再根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，利用欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（4）当Sl、S2、S3都闭合时，定值电阻R1与滑动变阻器并联，在保证电流表安全情况下，移动滑片P，电流表的最大示数为3A，此时电路消耗的总电功率最大：
当只闭合S2时，小灯泡与滑动变阻器串联，当滑片P移动到b端最大阻值时，通过电路的电流最小，此时电路消耗的总电功率最小．

解答 解：（1）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，灯泡电阻：RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）当只闭合Sl时，小灯泡正常发光，此时灯泡和定值电阻R1串联，
此时电流中的电流I=IL额=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
则电源电压U=IR=I（RL+R1）=0.5A×（12Ω+12Ω）=12V；
（3）当Sl、S2、S3都闭合，将滑片P移动到b端时，定值电阻R1与滑动变阻器最大阻值并联，
通过定值电阻R1的电流：I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{12Ω}$=1A；
通过滑动变阻器的电流：I2=I-I1=0.2A，
滑动变阻器的最大阻值：R滑=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω；
（4）分析电路图可知：
当Sl、S2、S3都闭合时，定值电阻R1与滑动变阻器并联，在保证电流表安全情况下，移动滑片P，电流表的最大示数为3A，此时电路消耗的总电功率最大：
P大=UI大=12V×3A=36W；
当只闭合S2时，小灯泡与滑动变阻器串联，当滑片P移动到b端最大阻值时，通过电路的电流最小，此时电路消耗的总电功率最小：
P小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{总}}$=$\frac{{（12V）}^{2}}{12Ω+60Ω}$=2W．
答：（1）小灯泡的电阻为12Ω；
（2）只闭合Sl时，小灯泡正常发光，则电源电压为12V；
（3）当Sl、S2、S3都闭合时，将滑片P移动到b端时，电流表的示数为1.2A，则滑动变阻器的最大阻值是60Ω；
（4）保证电路安全情况下，通过开关的断开与闭合及滑片位置的移动，电路消耗的最大总功率和最小总功率分别是36W和2W．

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，关键是开关闭合、断开时电路连接方式的辨别，要注意电路中的总电阻最大时电路的总功率最小．

练习册系列答案
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