如图所示，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变．小灯泡R1标有“4V 1.6W”字样，R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V．请画出每个小题的等效电路图．
（1）只闭合开关S2时，电压表的示数为2V，则R2消耗的电功率是多少？
（2）在不损坏各电路元件的情况下，若闭合所有开关，滑动变阻器R3消耗的最大功率和最小功率之比为3：1，若只闭合开关S3，小灯泡R1消耗的电功率变化范围是多少？
解析：
（1）当只闭合形状S2时，原电路等效为R1与R2串联，电压表测量R1两端的电压。小灯泡R1的电阻为：
R1= | U12 | = | (4V)2 | =10Ω |
P1 | 1.6W |
R1消耗的实际功率为：
P’1= | U’12 | = | (2V)2 | =0.4W |
R1 | 10Ω |
此时电路中的电流及电源电压分别是：
I=I2=I1= | U1 | = | 2V | =0.2A |
R1 | 10Ω |
U=U1+U2=U1+I2R2=2V+0.2A×20Ω=6V
（2）三开关同时闭合，此时原电路为R2与R3并联。R3支路最大允许电流为0.6A（由其最程决定）。此时两支路电压分别是：
U3=U’2’=U=6V
R3消耗的最大功率是：
P3max=U3I3max=6V×0.6A=3.6W
R3消耗的最小功率是：
P3min= | 1 | P3max= | 1 | ×3.6W=1.2W |
3 | 3 |
此时电阻R3接入电阻最大。故R3的最大电阻是：
R3= | U32 | = | (6V)2 | =30Ω |
P3min | 1.2W |
当只闭合S3时，原电路等效为R1与R3串联。此时，R1的额定电流是：
I1额= | P1额 | = | 1.6W | =0.4A<0.6A |
U1额 | 4V |
但若取0.4A，则容易计算出，R1两端的电压为4V，超过电压表的最程。故电路中的最大电流不能取0.4A，就取：
I1max= | U1max | = | 3V | =0.3A |
R1 | 10Ω |
因此，此时电路中允许通过的最大电流是0.3A，R1消耗的最大功率是：
P1max=I1max2R1=(0.3A)2×10Ω=0.9W
其最小功率时，R3电阻最大，故最小电流与R1最小功率分别是：
I1min= | U | = | 6V | =0.15A |
R1+R3 | 10Ω+30Ω |
P1min=I1min2R1=(0.15A)2×10Ω=0.225W
故其变化范围是0.225W~0.9W
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