如图所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”,滑动变阻器标有“12Ω 5A”字样,当S1、S2都断开时,滑片P从b端滑到某一位置C时,电流表示数增大了0.1A,灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合S1、S2,电流表示数又增大了1.5A,求:
(1)灯泡正常工作时的电流和电阻;
(2)电源电压;
(3)当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小值。
(第一问和第二问各2分,第3问4分)(1)0.5A;12Ω(2)9.6V(3)14.08W
题目分析:①由“6V 3W”可知I额=P额/U额="3W/6V=0.5A" RL=U额/I额=6V/0.5A=12Ω
②当S1、S2都断开时,L和R串联. 滑片P移到c时,L正常发光,电路电流为I额,
则滑片P在b端时,电路电流Ib="0.5A-0.1A=0.4A"
电源电压U= Ib(RL+Rab)=0.4A×(12Ω+12Ω)=9.6V
③因I额(RL+Rac)=U 故Rac = U /I额- RL =9.6/0.5-12=7.2(Ω)
保持滑片P不动,当S1、S2都闭合时,L被短路,R0与Rac并联
电流表示数:I′=0.5A+1.5A=2A
通过R0的电流I0= I′-U/Rac=2A-9.6V/7.2Ω="2/3" A
∴ R0=U/I0=9.6V/2/3A=14.4Ω
滑片P在b端时,电路总功率最小
P最小=U2/R0+U2/Rab=(9.6V)2/14.4Ω+(9.6V)2/12Ω=14.08W
点评:本题考查灯泡电阻和工作电流的计算,电源电压的计算,消耗最小功率的计算,关键是判断开关不同状态时的电路结构情况,以及计算出滑动变阻器C点时阻值是本题的难点.