解:(1)當(dāng)電流表示數(shù)為I
1=0.6A時,電阻R
1兩端電壓為U
1=I
1R
1=0.6A×5Ω=3V;
滑動變阻器兩端的電壓U
2=U-U
1=4.5V-3V=1.5V,
所以滑動變阻器連入電路的電阻最小為R
小=
=
=2.5Ω;
當(dāng)電壓表示數(shù)最大為U
大=3V時,R
1兩端電壓為U
3=U-U
大=4.5V-3V=1.5V,
電路電流為I=
=
=0.3A;
滑動變阻器接入電路的電阻最大為R
大=
=
=10Ω.
所以R2的取值范圍為2.5Ω≤R
2≤10Ω.
(2)當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻為R
2=10Ω時,整個電路消耗的電功率最小;
正常工作時整個電路消耗的最小功率為P
最小=UI=4.5V×0.3A=1.35W.
(3)設(shè)滑動變阻器的阻值為R時,其消耗的電功率最大,則
串聯(lián)電路的電流為I=
=
滑動變阻器消耗的電功率為P=(
)
2R=
;
當(dāng)R=5Ω時,滑動變阻器消耗的電功率最大為P=1.0125.
答:(1)滑動變阻器允許接入電路的阻值范圍為2.5~10Ω.
(2)正常工作時整個電路消耗的最小功率為1.35W.
(3)滑動變阻器消耗的最大功率1.0125 W.
分析:(1)從電路圖可知,滑動變阻器與電阻串聯(lián),電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓,電流表測量電路總電流,電流表示數(shù)最大為0.6A,電壓表示數(shù)最大為3V,根據(jù)歐姆定律分別算出對應(yīng)的滑動變阻器的阻值.
(2)根據(jù)P=
可知,當(dāng)電路中總電阻最大時整個電路消耗的功率最小,根據(jù)P=UI求出最小功率.
(3)根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流,根據(jù)P=I
2R求出滑動變阻器消耗電能的表達(dá)式,根據(jù)數(shù)學(xué)求極值的方法,求出滑動變阻器消耗的最大功率.
點(diǎn)評:本題考查了串聯(lián)電路中電流和電壓的規(guī)律,歐姆定律的應(yīng)用,關(guān)鍵是電功率公式的靈活應(yīng)用,難點(diǎn)是利用數(shù)學(xué)知識求出滑動變阻器消耗的最大功率.