践行者初中物理电学典题详解第268题

268.某兴趣小组在制作多档位电热器的过程中，利用图所示的电路进行模拟调试。已知电源电压恒定不变，电流表所选量程为 0~3A，电压表所选量程为 0~15V，滑动变阻器民规格为“50Ω 1A”，R3＝40Ω。若闭合开关 S、S1，断开开关S2，电压表的示数为 12V；若闭合开关 S、S2，断开开关S1，电流表的示数为 1.2A。

(1)R1的阻值是多少？

(2)在确保电路安全的前提下，电路能消耗的最大电功率是多少？

解析：1当S、S1闭合，S2断开时：

1.1分析电路图可知：

①R1与R2短路，电路是R3的简单电路，

②V测量R3两端电压U3，也是测量电源电压U；

1.2由题意可知：U3=12V，则U=12V；

2当S、S2闭合，S1断开时：

2.1分析电路图可知：

①R2与R3短路，电路是R1的简单电路，

②A测量该电路中的电流I1；

2.2由题意可知：I1=1.2A，

则R1=U/I1=12V/1.2A=10Ω；

3由P=UI=U²/R可知，欲使电路中的总功率最大，只需I最大，或R总最小；

3.1由电路图可知，当开关S、S1与S2都闭合时，R1、R2与R3并联，此时电路中的总电阻最小；

3.2当开关S、S1与S2都闭合时：

3.2.1分析电路图可知：

①R1、R2与R3并联，

②A测量R1与R2两支路合电流I12，

③V测量电源电压U，

④R2滑片右移阻值变大，左移变小；

3.2.2由题意可知：

①电流表所选量程为 0~3A，

所以I12max≤3A

②滑动变阻器R2规格为“50Ω 1A”

所以I2max=1A，

又I1=U/R1=12V/10Ω=1.2A，

所以I12max=I1+I2max=1.2A+1A=2.2A，

又I3=U/R3=12V/40Ω=0.3A，

所以Imax=I12max+I3=2.2A+0.3A=2.5A，

所以P总max=UImax=12V×2.5A=30W.

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