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问题: 高中电路P148

6.(2005河池市)如图甲所示电路,滑动变阻器的最大阻值为R1=40Ω,电源电压及灯L的电阻保持不变。当S1、S2均闭合且滑片滑到b端时,电流表A1、A2的示数分别为如图23乙、丙所示;当S1、S2均断开且滑片P置于变阻器的中点时,电流表A1的示数为0.4A,
求:(1)电源的电压; (2)R2的电阻;(3)灯L的电阻;(4)整个电路消耗的最小电功率;(提示:电路的总电阻最大时消耗的电功率最小)。

解答:

解:∵当S1、S2均闭合且滑片滑到b端时,电流表A1、A2的示数分别为如图23乙、丙所示;这时只有R1、R2并联后接入电路。
∴流过R2的电流为0.6A,流过R1的电流为0.9A-0.6A=0.3A
∴电源的电压U=0.3A×40Ω=12V

∴R2=12V /0.6A=20Ω

∵当S1、S2均断开且滑片P置于变阻器的中点时,电流表A1的示数为0.4A,这时只由电灯和R1的一半电阻构成串联电路,
∴降落在R1上的电压为(40/2)Ω×0.4A=8V。
∴降落在灯L上的电压为12V-8V= 4V
∴灯L的电阻为4V/0.4A=10Ω

∵电路的总电阻最大时消耗的电功率最小,而只有当S1、S2均断开且滑片P滑到b端时总电阻才达到最大,
∴整个电路消耗的最小电功率
P=(12V)²/(40+10)Ω=2.88W

答::(1)电源的电压为12V; (2)R2的电阻为20;(3)灯L的电阻10Ω;(4)整个电路消耗的最小电功率2.88W.