Question

13．如圖所示，電源電壓恒定，小燈泡R₁上標(biāo)有“6V 3W”字樣（忽略燈絲電阻變化），滑動變阻器R₂銘牌上標(biāo)有“20Ω 0.4A”字樣，定值電阻R₃=8Ω，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，若閉合S₂、斷開S₁、S₃，此時電流表示數(shù)為0.3A，則電源電壓為6V；若閉合S₃，斷開S₁、S₂，在保證電路安全的情況下，整個電路消耗的電功率最大值與最小值之差為0.9W．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；閉合S₂、斷開S₁、S₃時，R₁與R₃串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）閉合S₃，斷開S₁、S₂時，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程、滑動變阻器允許通過的最大電流相比較確定電路中的最大電流，此時電路消耗的電功率最大，根據(jù)P=UI求出其大小；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時，電路中的電流最小，電路消耗的總功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₁兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最小電流，利用P=UI求出電路消耗的最小總功率，然后得出整個電路消耗的電功率最大值與最小值之差．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R₁=$\frac{{{U}_{1}}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
閉合S₂、斷開S₁、S₃時，R₁與R₃串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R₁+R₃）=0.3A×（12Ω+8Ω）=6V；
（2）閉合S₃，斷開S₁、S₂時，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
燈泡的額定電流：
I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為0.4A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.4A，此時電路消耗的電功率最大，
則P_大=UI_大=6V×0.4A=2.4W，
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_2大=3V時，電路中的電流最小，電路消耗的總功率最小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₁兩端的電壓：
U₁′=U-U_2大=6V-3V=3V，
此時電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{1}′}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
電路消耗的最小總功率：
P_小=UI_小=6V×0.25A=1.5W，
則整個電路消耗的電功率最大值與最小值之差：
△P=P_大-P_小=2.4W-1.5W=0.9W．
故答案為：6；0.9．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合斷開時電路連接方式的判斷以及電路最大電流、最小電流的判斷．