Question

【题目】如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“5V 2.5W”的字样，滑动变阻器R1的最大阻值为60Ω，定值电阻R2的阻值为20Ω，电压表量程为0~3V，灯丝电阻不随温度变化，求：

(1)小灯泡L正常发光时的阻值为多少？

(2)当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，小灯泡L恰好正常发光，此时定值电阻R2的电功率为多少？

(3)保证电路安全时，该电路消耗的最小电功率。

Answer 1

【答案】(1) 10Ω；(2) 1.25W；(3) 0.5W

【解析】

(1)由P=可得，小灯泡L正常发光时的阻值

RL===10Ω

小灯泡L正常发光时的阻值为10Ω。

(2)当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，R2与L并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，且小灯泡L恰好正常发光，所以，电源的电压

U=UL=5V

此时定值电阻R2的电功率

P2===1.25W

定值电阻R2的电功率为1.25W。

(3)当只闭合S1、S3时，R1与R2串联，当只闭合S2、S3时R1与L串联，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，当电压表的示数U滑=3V时，R2或L两端的电压分别为

U2=UU滑=5V3V=2V，UL′=UU滑=5V3V=2V

因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流分别为

I1== =0.1A，I2===0.2A

当电路中的电流为0.1A时，电路消耗的总功率最小，则电路消耗的最小功率

P小=UI1=5V×0.1A=0.5W

电路消耗的最小功率0.5W。

答：(1)小灯泡L正常发光时的阻值为10Ω；

(2)当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，定值电阻R2的电功率为1.25W；

(3)保证电路安全时，该电路消耗的最小电功率为0.5W。