分析 (1)当开关S1、S2都断开时,灯泡L与R1串联;
先根据P=UI的变形公式求出此时电路中电流,然后根据串联电路电压的规律求出R1两端电压,最后根据欧姆定律的变形公式求出R1的阻值;
根据Q=I2Rt即可求出在10min内电流通过R1所产生的热量;
(2)由P=UI可知,当电路中电流最大时,整个电路消耗的电功率最大,由此分析并计算.
解答 解:
(1)由图当开关S1、S2都断开时,灯泡L与R1串联,且小灯泡恰能正常发光,
由P=UI得电路中的电流:
I=I1I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A,
R1两端的电压:
U1=U-U额=12V-6V=6V,
则R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω;
在6min内电流通过R1产生的热量:
Q1=I2R1t=(0.5A)2×12Ω×6×60s=1080J;
(2)在保证电流表安全的情况下,为使整个电路消耗的电功率最大,应将开关S1、S2都闭合,使R1与R2并联,并使干路电流I=3A,
U=U1′=U2=12V,
此时,通过R1的电流:I1′=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{12Ω}$=1A,
通过R2的电流为:I2=I-I1′=3A-1A=2A,
则R2=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{12V}{2A}$=6Ω,
整个电路消耗的电功率为:P=UI=12V×3A=36W.
答:(1)当开关S1、S2都断开时,R1的阻值为6V;在6min内电流通过R1所产生的热量是1080J;
(2)在保证电流表安全使用的情况下,应将开关S1、S2都闭合,且变阻器接入电路的阻值为6Ω时,整个电路消耗的电功率最大,最大电功率为36W.
点评 本题考查了对串并联电路的特点、欧姆定律、焦耳定律、电功率公式的掌握和运用,能分析电路图得出当S1、S2都断开和当S1、S2均闭合时的电路组成是本题的突破口,灵活选用公式计算是关键.
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