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    3．小刚设计了一种小鸡孵化器的电路模型，如图所示，在一般情况下，只需灯光照明，温度较低时，则需要加热，电源电压为72V，R1为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“200 3A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡上标有“12V 3W”的字样．
    （1）灯泡正常工作时的电流是多大？
    （2）闭合S，断开S1，S2，灯泡正常工作，求R1的阻值．
    （3）S、S1、S2均闭合时，求R2上消耗电功率的最大值．
    （4）S、S1、S2均闭合时，求电路消耗总功率的最小值．

    分析 （1）根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，可利用公式I=$\frac{P}{U}$计算出灯泡L正常工作时的电流．
    （2）闭合S，断开S1、S2，灯泡L与电阻R1串联，而此时灯泡正常工作，从而可以判断出灯泡两端的电压，知道电源电压，利用串联电路电压的特点计算出电阻R1两端的电压，又知道此时通过灯泡的电流，再利用公式R=$\frac{U}{I}$计算出R1的阻值                                            
    电流表测干路电流；由灯泡正常发光时电压和额定电压相等可知电源的电压，根据欧姆定律分别求出各支路的电流，再利用并联电路的电流特点求出电流表的示数．
    （3）S、S1、S2均闭合时，电阻R1和滑动变阻器R2并联，灯泡被短路，电流表A1测通过电阻R1的电流，电流表A2测干路中的总电流．知道定值电阻R1两端的电压和R1的阻值，可利用公式I=$\frac{U}{R}$计算出此时通过R1的电流，又知道电流表A2量程为0～3A，从而可以判断出干路中的最大电流，再利用并联电路电流的特点计算出通过R2的最大电流，再利用公式P=UI计算出求R2上消耗电功率的最大值．
    （4）S、S1、S2均闭合时，电阻R1和滑动变阻器R2并联，灯泡被短路，电流表A1测通过电阻R1的电流，电流表A2测干路中的总电流．知道电源电压，利用并联电路电压的特点判断出电阻R1和滑动变阻器R2两端的电压，知道滑动变阻器的最大电阻，可利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算出R2上消耗电功率的最小值．因此求出R2上消耗电功率的最小值加上R1上消耗电功率即可．

    解答 解：（1）已知UL=12V，PL=3W，
    由P=UI可得，灯泡L正常工作时的电流为：IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{12V}$=0.25A．
    （2）闭合S，断开S1、S2，灯泡L与电阻R1串联，而此时灯泡正常工作，
    则此时灯泡两端的电压为UL=12V，而电源电压为U=72V，
    电阻R1两端的电压为：U1=U-UL=72V-12V=60V，
    灯泡L灯泡L正常工作时的电流为0.25A，此时电路中的电流为0.25A，
    电阻R1的阻值为：R1=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{60V}{0.25A}$=240Ω．
    （3）S、S1、S2均闭合时，电阻R1和滑动变阻器R2并联，电源电压为U=72V，
    则U1=U2=U=72V，
    电阻R1的阻值为240Ω，而U1=U2=U=72V，
    此时通过R1的电流为：I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{72V}{240Ω}$=0.3A，
    电流表A1测通过电阻R1的电流，电流表A2测干路中的总电流，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，
    则通过R2的最大电流为：I2=I-I1=3A-0.3A=2.7A，
    R2消耗电功率的最大值为：P大=UI2=72V×2.7A=194.4W．
    （4）S、S1、S2均闭合时，电阻R1和滑动变阻器R2并联，电源电压为U=72V，
    则U1=U2=U=72V，
    而滑动变阻器的最大电阻为R大=200Ω，
    R2消耗电功率的最小值为：P小=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{大}}$=$\frac{{（72V）}^{2}}{200Ω}$=25.92W．
    R1消耗电功率P1=UI1=72V×0.3A=21.6W，
    则电路消耗总功率的最小值P总小=P小+P1=25.92W+21.6W=47.52W．
    答：（1）灯泡正常工作时的电流是0.25A．
    （2）闭合S，断开S1、S2，灯泡正常工作，电阻R1的阻值为240Ω．
    （3）S、S1、S2均闭合时，R2上消耗电功率的最大值为194.4W．
    （4）S、S1、S2均闭合时，电路消耗总功率的最小值为47.52W．

    点评 本题综合性较强，考查的内容较多．会辨别串、并联，会用欧姆定律计算，会用电功率公式计算，知道串、并联电路的电压规律，电流规律．关键是公式及其变形的灵活运用，难点是开关断开闭合过程中对电路连接情况的影响．

    练习册系列答案
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    ②将此橡皮泥捏成其它形状后，在将它刚好浸没在水中，记下测力计此时的示数F2；分析以上数据，若有G-F1=G-F2（或F1=F2），则此结果可以初步证明浮力的大小与物体浸没在水中的形状无关；
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    ①比较甲、乙两个实验可知，压力作用效果跟压力大小有关系．
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    ③分析比较甲、乙、丙三个实验可以得出压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关．

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