解题思路:本题主要考查以下知识点:
(1)简化电路的方法:分析电路时应先简化电路,把开路和短路部分去掉,当开关S1闭合,S2、S3断开时,电阻R2处于开路状态,电路中只有电阻R1;再闭合S2后电阻R2与R1并联;当开关S3闭合,S1、S2断开,电阻R1与电阻R2串联.
(2)各用电器功率之间的关系:P=P1+P2.
(3)利用欧姆定律
I=
U
R
和功率公式
P=UI=
P
2
R
计算电压和电阻.
(1)当开关S1闭合,S2、S3断开时,电路中只有电阻(滑动变阻器R2处于开路状态),R1消耗的功率P1=6W;
闭合S2,R2与R1并联,电路消耗的总功率P=9W,电流表的示数较前次增大了0.5A,则I2=0.5A.
P2=P-P1=9W-6W=3W,
U=
P2
I2=[3W/0.5A=6V.
R1=
U2
P1]=
(6V)2
6W=6Ω,
R2′=
U2
P2=
(6V)2
3W=12Ω,
R2=2R2′=2×12Ω=24Ω.
(2)开关S3闭合,S1、S2断开,R2与R1串联,将滑动变阻器的滑片P移到右端,此时R2=24Ω,
R=R2+R1=24Ω+6Ω=30Ω,
I=[U/R=
6V
30Ω]=0.2A,
电阻R1在1分钟内产生的热量:Q1=I2R1t=(0.2A)2×6Ω×60s=14.4J.
(3)由P=
U2
R可知在电源电压一定时,要使功率增大,则应采取并联电路减小电阻,因此为了使整个电路消耗的功率尽可能大,应闭合开关S1、S2,断开开关S3,此时电流表达到最大示数3A.
通过电阻R1的电流:I1=
U
R1=
6V
6Ω=1A,
通过滑动变阻器的电流为:I2″=3A-1A=2A,
滑动变阻器连入电路的阻值:R2″ =
U
I2″=
6V
2A=3Ω
答:(1)电源电压为6V;
(2)将开关S3闭合,S1、S2断开,将滑动变阻器的滑片P移到右端,此时电阻R1在1分钟内产生的热量为14.4J;
(3)为了使整个电路消耗的功率尽可能大,应闭合开关S1,S2和断开S3,此时对滑动变阻器连入电路的阻值为3Ω.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算;电功与热量的综合计算.
考点点评: 本题综合性较强,考查的内容较多,在解题时应先简化电路找准解题的突破口.