Question

【题目】（6分）如图所示电路，电源电压为9V，保持不变，定值电阻R0的阻值为20Ω，灯泡L上标有“6V3W”字样，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样．当开关S2断开，S、S1闭合时，调节滑动变阻器使灯泡L正常发光（设灯泡电阻不变）．求：

（1）灯泡L的电阻值；

（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻值；在5min内，滑动变阻器产生的热量；

（3）要使整个电路消耗的电功率最小，应如何操作？并求出此时整个电路的电功率（不考虑电路中无电流通过的情况）

Answer 1

【答案】（1）灯泡L的电阻值为12Ω；

（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻值为6Ω；在5min内，滑动变阻器产生的热量为450J；

（3）要使整个电路消耗的电功率最小，应S、S2闭合S1断开时，此时整个电路的电功率为2.025W．

【解析】试题（1）灯泡正常工作时的电流，灯泡的电阻= 12Ω；

（2）当开关S2断开，S、S1闭合时，灯L和滑动变阻器串联；灯泡正常工作，电路中的电流I=I额=0.5A，灯泡两端的电压为6V，滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣U额=9V﹣6V=3V，= 6Ω；

Q=I2滑Rt=（0.5A）2×6Ω×5×60s=450J。

（3）根据可知在电源电压不变时，整个电路的阻值最大时，消耗的总功率为最小，当0与滑动变阻器串联，且变阻器接入电路的电阻最大时，整个电路消耗的总功率为最小，即当S、S2闭合S1断开时，

则根据串联电路的总阻值等于各电阻之和可得：R=R0+R滑大=20Ω+20Ω=40Ω，电路的最小功率．

答：（1）灯泡L的电阻值为12Ω；

（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻值为6Ω；在5min内，滑动变阻器产生的热量为450J；

（3）要使整个电路消耗的电功率最小，应S、S2闭合S1断开时，此时整个电路的电功率为2.025W．