2025年基础训练大象出版社九年级物理全一册北师大版第130页答案
8. (★★★)如图 13.2 - 20 所示的电路图中,小灯泡 $ L $ 标有“6 V 3 W”字样且灯丝电阻不变,滑动变阻器 $ R_2 $ 标有“50 Ω 1 A”字样。当只闭合开关 $ S_1 $,并将滑动变阻器 $ R_2 $ 的滑动头 $ P $ 移到最左端时,小灯泡 $ L $ 恰好正常发光。当滑动头 $ P $ 在最左端位置不变,开关 $ S_1 $、$ S_2 $ 都闭合时,电流表的示数为 0.7 A。求:
(1) 小灯泡 $ L $ 的阻值。
(2) 电阻 $ R_1 $ 的阻值。
(3) 当只闭合开关 $ S_2 $ 时,整个电路的最小总电功率 $ P_1 $。
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答案

(1)小灯泡$L$标有“6V 3W”字样,
由$P = \frac{U^{2}}{R}$可得,小灯泡$L$的阻值:
$R_{L} = \frac{U_{L}^{2}}{P_{L}} = \frac{(6V)^{2}}{3W} = 12\Omega$;
(2)当只闭合开关$S_{1}$,并将滑动变阻器$R_{2}$的滑动头$P$移到最左端时,电路为灯泡$L$的简单电路,
因为此时小灯泡$L$恰好正常发光,所以电源电压$U = U_{L} = 6V$;
当滑动头$P$在最左端位置不变,开关$S_{1}$、$S_{2}$都闭合时,灯泡$L$与电阻$R_{1}$并联,电流表测干路电流,
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以此时通过灯泡$L$的电流不变,
由$P = UI$可得,此时通过灯泡$L$的电流:
$I_{L} = \frac{P_{L}}{U_{L}} = \frac{3W}{6V} = 0.5A$,
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过电阻$R_{1}$的电流:
$I_{1} = I - I_{L} = 0.7A - 0.5A = 0.2A$,
由$I = \frac{U}{R}$可得,电阻$R_{1}$的阻值:
$R_{1} = \frac{U}{I_{1}} = \frac{6V}{0.2A} = 30\Omega$;
(3)当只闭合开关$S_{2}$时,电阻$R_{1}$与滑动变阻器$R_{2}$串联,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的总电阻最大,此时电路的总功率最小,
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以整个电路的最小总电功率:
$P_{1} = \frac{U^{2}}{R_{1} + R_{2}} = \frac{(6V)^{2}}{30\Omega + 50\Omega} = 0.45W$。