391.（2022秋·平泉市期末）如图所示，电源电压和小灯泡电阻均保持不变。小灯泡L标有“4V，1.6W”字样，R1=20Ω，滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V。

⑴小灯泡L正常发光时的电流为多大？

⑵只闭合开关S1时，电压表的示数为2V，则R1消耗的电功率是多少？

⑶在不损坏各电路元件前提下，闭合所有开关，滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比为3：1；求只闭合开关S2时，小灯泡L的电功率变化范围是多少？

解：⑴由题意可知，小灯泡L标有“4V，1.6W”字样，且电阻均保持不变，

则UL额=4V，PL额=1.6W，

则L正常发光时的电流IL=IL额

=PL额/UL额=0.4A，

RL=UL额/IL额=4V/0.4A=10Ω；

⑵当只闭合开关S1时:

2.1分析电路图可知:

①R2和A断路，L和R1串联，

②V测量L两端电压UL；

2.2由题意可知:

①RL=10Ω，

②UL=2V，

③R1=20Ω，

则I=UL/RL

=2V/10Ω

=0.2A，

U=UL+IR1

=2V+0.2A×20Ω

=6V，

P1=I²R1

=(0.2A)²×20Ω

=0.8W；

⑶当闭合所有开关时:

3.1分析电路图可知:

①L与V短路，R1与R2并联，

②A测量R2支路电流I2，

且设干路电流为I'，R1支路电流为I1；

3.2由题意可知:

①U=6V，

②R1=20Ω，

③滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A，

④电流表量程为0~0.6A，

⑤P2max:P2min=3:1

所以I2max=0.6A，

又当R2=R2max时，

R2支路的电流最小，

即I2min=U/R2max，❶

又P2max=UI2max，

P2min=UI2min，

所以P2max:P2min=UI2max:UI2min

=I2max:I2min=3:1，

所以I2min=0.2A，❷

将❷代入❶得R2max=30Ω；

3.3只闭合开关S2时:

3.3.1分析电路图可知:

①R1断路，

②L与R2串联，

③V测量L两端电压UL，

④A测量电路中的电流I；

3.3.2由题意可知:

①ULmax=3V，RL=10Ω，

则Imax=ULmax/RL

=3V/10Ω

=0.3A

PLmax=ULmaxImax

=3V×0.3A

=0.9W；

②当R2max=40Ω时，

Imin=U/(RL+R2max)

=6V/(10Ω+30Ω)

=0.15A，

则PLmin=Imin²RL

=(0.12A)²×10Ω

=0.225W，

综上:PL的变化范围为0.225~0.9W。

答：(1)小灯泡正常工作的电流是0.4A；

(2)只闭合开关S1时，R1消耗的电功率是0.8W；

(3)只闭合开关S2，小灯泡消耗的电功率变化范围是0.225~0.9W。