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如图所示电路,设电源电压不变,灯丝电阻不随温度变化,滑动变阻器的最大阻值为R.当...

如图所示电路,设电源电压不变,灯丝电阻不随温度变化,滑动变阻器的最大阻值为R.当开关S1、S2断开,滑动变阻器的滑片P位于A端时,电压表V2示数为U2,电阻R2和滑动变阻器消耗的总功率为P1=1W;当开关S1断开,S2闭合时,电压表V1示数为U1,灯正常发光,电流表的示数为I;当开关S1、S2都闭合时,接入电路的滑动变阻器阻值为最大值的manfen5.com 满分网时,电流表的示数与I相比变化了△I=0.6A,滑动变阻器消耗的电功率为P2=4.8W.已知U1:U2=6:5.求:
(1)灯正常发光时通过灯L的电流;
(2)当开关S1、S2都闭合时,电路消耗总功率的最小值.

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先画出三种情况的等效电路图: (1)根据电阻的串联和欧姆定律表示出图1中的电流,根据P=I2R表示出电阻R2和滑动变阻器消耗的总功率;根据欧姆定律表示出两电压表示数的比值;根据并联电路的电流特点表示出图2和图3中电流表示数的变化量,根据P=表示出滑动变阻器消耗的电功率,联立等式即可求出灯正常发光时通过灯L的电流和电源的电压、三电阻的阻值. (2)由图3可知,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路消耗总功率的最小值,根据P=求出其大小. 【解析】 当开关S1、S2都断开,滑动变阻器的滑片P位于A端时,电路如答案图1所示; 当开关S1断开、S2闭合时,电路如答案图2所示; 当开关S1、S2都闭合时,电路如答案图2所示: (1)由题意和答案图1可知, 电路中的电流I1=, ∴P1=(I1)2×(R2+R)==1W------① ∵U1:U2=6:5, ∴----② 由题意和答案图2、图3可知, △I=, 即,0.6A=----③ ∵P2=4.8W, ∴P2==4.8W----④ 由②式可得 R2=5RL-R----⑤ 由①、②、④式可得 R2=2R-RL----⑥ 由⑤、⑥式可得 R=2RL,R2=3RL,代入③式得: 灯正常发光时通过灯L的电流I==0.6A; 由④式和R=2RL、=0.6A可得U1=12V,R=40Ω,RL=20Ω,R2=60Ω, (2)由答案图3和上面的计算可知,当滑动变阻器R=40Ω时,电路消耗的总功率最小, P总=PL+P2+PR=++=++=13.2W. 答:(1)灯正常发光时通过灯L的电流为0.6A; (2)当开关S1、S2都闭合时,电路消耗总功率的最小值为13.2W.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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