Question

【題目】如圖甲所示電路，電源電壓及燈泡L的電阻均不變，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R1=20Ω．當(dāng)S1、S2均閉合且滑片P滑到b端時(shí)，電流表A1、A2的指針恰好指到同一位置，如圖乙所示；當(dāng)S1、S2均斷開且滑片P置于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，電流表A1的示數(shù)為0.4A，求：
（1）電源電壓；
（2）R2的電阻；
（3）整個(gè)電路消耗的最小電功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：S1、S2均閉合，滑片P滑到b端時(shí)，R2短路，燈L與R1并聯(lián)．

由題圖可得：I=1A，IL=0.2A，

所以I1=I﹣IL=1A﹣0.2A=0.8A，

由I= 可知，

電源電壓為U=I1R1=0.8A×20Ω=16V；

答：電源的電壓為16V；

（2）解：S1、S2均斷開，滑片P置于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，R2與Rap串聯(lián)，

電路總電阻為R總= =40Ω，

R2的阻值為R2=R總﹣ =40Ω﹣ ×20Ω=30Ω；

答：R2的電阻為30Ω；

（3）解：由P= 可知：U一定，當(dāng)R總最大時(shí)，電路功率P最小，

所以當(dāng)S1、S2均斷開且滑片P滑到b端時(shí)，R1與R2串聯(lián)，此時(shí)R總最大，

R總=30Ω+20Ω=50Ω，

電路消耗的最小功率為P最小= = =5.12W

答：整個(gè)電路消耗的最小電功率為5.12W．

【解析】（1）當(dāng)S1、S2均閉合，滑片P滑到b端時(shí)，R2短路，燈L與R1并聯(lián)，電流表A1測量干路電流，電流表A2測量通過燈泡L的電流．根據(jù)并聯(lián)電路電流特點(diǎn)和電流表示數(shù)特點(diǎn)得到兩只電流表的示數(shù)；已知滑動(dòng)變阻器最大阻值和通過的電流，得到滑動(dòng)變阻器兩端電壓，也就得到了電源電壓；（2）當(dāng)S1、S2均斷開，滑片P置于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)時(shí)，R2與Rap串聯(lián)，電流表A1測量電路電流．已知電源電壓和電路電流，可以得到串聯(lián)電路總電阻；已知串聯(lián)電路總電阻和滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，兩者之差就是R2的阻值；（3）電源電壓一定，要使整個(gè)電路消耗的功率最小，由公式P= 知，電路總電阻最大．據(jù)此確定用電器連接方式并計(jì)算電功率大小．