题目

在如图所示的电路中，电源电压为6V，灯泡电阻保持不变，R2的最大电阻为20Ω，电流表的量程为0~3A，电压表的量程为0~3V，R3＝6Ω。求： （1） 只闭合开关S1时，电路消耗的功率是多少？ （2） 只闭合开关S2时，灯泡L正常发光，R3消耗的功率为1.5W，灯泡L的电阻是多少？ （3） 只闭合开关S3时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，电路消耗的最小功率是多少？ 答案： 解：只闭合开关S1时，电路为R3的简单电路，电流表测电路中的电流，则电路消耗的功率 P=U2R3=(6V)26Ω=6W 答：只闭合开关S1时，电路消耗的功率是6W 解：只闭合开关S2时，灯泡L与R3串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，且R3消耗的功率为1.5W，所以，由P＝UI＝I2R知道，电路中的电流 I=P3R3=1.5W6Ω=0.5A 由 I=UR 知道，电路的总电阻 R总=UI=6V0.5A=12Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，灯泡L的电阻RL＝R总﹣R3＝12Ω﹣6Ω＝6Ω 答：灯泡L的电阻是6Ω 解：只闭合开关S3时，灯泡L与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，当电压表的示数U2＝3V时，灯泡L两端的电压UL′＝U﹣U2＝6V﹣3V＝3V 此时电路中的电流 I′=UL′RL=3V6Ω=0.5A 此时滑动变阻器接入电路中的电阻 R2=U2I′=3V0.5A=6Ω<20Ω 所以，电路中的最小电流为0.5A，此时电路的总功率最小，则电路消耗的最小功率P小＝UI′＝6V×0.5A＝3W 答：只闭合开关S3时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，电路消耗的最小功率是3W。

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