8.如圖所示.電源電壓為72V,R1為定值電阻,R2為發(fā)熱電阻絲改成的滑動(dòng)變阻器,其上標(biāo)有“200Ω 3A”的字樣,電流表A1的量程為0~0.6A,電流表A2的量程為0~3A,燈泡上標(biāo)有“12V 3W”的字樣.求:
(1)燈泡正常工作時(shí)的電流是多大?
(2)閉合S,斷開(kāi)S1、S2,燈泡正常工作,R1的阻值多大?
(3)S、S1、S2均閉合時(shí),R2上消耗電功率的最小值和最大值分別為多少?

分析 (1)燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率和額定功率相等,根據(jù)P=UI求出燈泡正常工作時(shí)的電流;
(2)根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻,閉合S,斷開(kāi)S1、S2時(shí),R1與L串聯(lián),此時(shí)燈泡正常發(fā)光,根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯(lián)求出R1的阻值;
(3)S、S1、S2均閉合時(shí),R1與R2并聯(lián),電流表A2測(cè)干路電流,當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)R2消耗的功率最小,根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R2消耗的最小功率;當(dāng)電流表A2的示數(shù)最大時(shí)R2消耗的電功率最大,根據(jù)歐姆定律求出通過(guò)R1的電流,根據(jù)并聯(lián)電路電流特點(diǎn)求出通過(guò)R2的最大電流,根據(jù)P=UI求出R2消耗的最大電功率.

解答 解:(1)由P=UI可得,燈泡正常工作時(shí)的電流:
IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{12V}$=0.25A;
(2)由I=$\frac{U}{R}$可得,燈泡的電阻:
RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{12V}{0.25A}$=48Ω,
閉合S,斷開(kāi)S1、S2時(shí),R1與L串聯(lián),
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,且此時(shí)燈泡正常發(fā)光,
所以,電路中的總電阻:
R=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{72V}{0.25A}$=288Ω,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,R1的阻值:
R1=R-RL=288Ω-48Ω=240Ω;
(3)S、S1、S2均閉合時(shí),R1與R2并聯(lián),電流表A2測(cè)干路電流,
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí),R2消耗的功率最小,
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,
所以,R2消耗的最小功率:
P2小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{(72V)^{2}}{200Ω}$=25.92W;
R1與R2并聯(lián)時(shí),通過(guò)R1的電流:
I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{72V}{240Ω}$=0.3A,
當(dāng)電流表A2的示數(shù)I=3A時(shí),通過(guò)R2的電流最大,R2消耗的電功率最大,
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,
所以,通過(guò)R2的最大電流:I2=I-I1=3A-0.3A=2.7A,
則R2消耗的最大電功率:
P2大=UI2=72V×2.7A=194.4W.
答:(1)燈泡正常工作時(shí)的電流為0.25A;
(2)R1的阻值為240Ω;
(3)S、S1、S2均閉合時(shí),R2消耗的最小電功率為25.92W,最大功率為194.4W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,會(huì)判斷R2消耗的最小電功率和最大功率是關(guān)鍵.

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(2)S、S1、S2都閉合,電路消耗的總功率最小值是多少?
(3)S、S1、S2都閉合,當(dāng)電路消耗的總功率最大時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是多少?

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