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    6．如图所示，是某电器设备的一部分电路．已知电源电压和灯泡的阻值均保持不变，电流表的量程为0～3A，定值电阻R1=10Ω，灯泡L上标有“6V 3.6W”的字样，只闭合开关S1时，电路消耗的总功率为10W；闭合开关S1、S2、S3，移动滑片P置于其中点，此时电路消耗的总功率为15W．求：
    （1）滑动变阻器的最大阻值．
    （2）当开关S1、S2断开，只闭合开关S3时，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，求滑动变阻器此时消耗的电功率．
    （3）当闭合开关S1、S2、S3时，为了不烧坏电流表，求滑动变阻器消耗的最大电功率．

    分析 （1）只闭合开关S1时，只有定值电阻R1连入，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电源的电压；
    闭合开关S1、S2、S3，移动滑片P置于其中点，定值电阻R1与滑动变阻器并联，求出滑动变阻器的功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出连入电路的阻值，即可求出滑动变阻器的最大阻值；
    （2）当开关S1、S2断开，只闭合开关S3时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，灯泡L正常发光时，根据P=UI求出灯泡L正常发光的电流，利用串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压，利用P=UI即可求滑动变阻器的电功率．
    （3）当闭合开关S1、S2、S3时，定值电阻R0与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，为了不烧坏电流表，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，利用P=UI即可求滑动变阻器的最大电功率．

    解答 解：（1）只闭合开关S1时，只有定值电阻R1连入，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：电源的电压U=$\sqrt{{P}_{1}{R}_{1}}$=$\sqrt{10W×10Ω}$=10V；
    当闭合开关S1、S2、S3时，移动滑片P置于其中点，定值电阻R1与滑动变阻器并联，
    由于P=P1+P′，∴P′=P-P1=15W-10W=5W，
    根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：滑动变阻器连入电路的阻值为R′=$\frac{{U}^{2}}{P′}$$\frac{（10V）^{2}}{5W}$=20Ω，
    ∴滑动变阻器的最大阻值R=2R′=2×20Ω=40Ω；
    （2）当开关S1、S2断开，只闭合开关S3时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，
    ∵灯泡L正常发光时，则UL=U额=6V，
    由P=UI得：灯泡L正常发光的电流IL=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{L}}$=$\frac{3.6W}{6V}$=0.6A，
    ∵串联电路两端的电压等于串联的各部分电路两端的电压之和，
    ∴此时滑动变阻器两端的电压U″=U-UL=10V-6V=4V，
    ∴此时滑动变阻器的电功率P=U″IL=4V×0.6A=2.4W．
    （3）当闭合开关S1、S2、S3时，定值电阻R1与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，
    则定值电阻R1的电流I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{10V}{10Ω}$=1A，
    为了不烧坏电流表，则Imax=3A，
    由并联电路干路电流等于各支路电流之和可知：
    通过滑动变阻器的电流I′=Imax-I0=3A-1A=2A，
    滑动变阻器的最大功率P=UI′=10V×2A=20W．
    答：（1）滑动变阻器的最大阻值为40Ω．
    （2）滑动变阻器此时消耗的电功率为2.4W．
    （3）当闭合开关S1、S2、S3时，为了不烧坏电流表，求滑动变阻器消耗的最大电功率为20W．

    点评 本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别以及知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．

    练习册系列答案
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