解:(1)当开关S1、S2、S3都闭合时,R2与灯泡并联,电流表A1测R2支路的电流,电流表A测干路电流,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,且灯泡正常发光时两端的电压和额定电压相等,

∴电源的电压U=UL=12V;
(2)根据P=UI可得,灯泡正常发光时的电流:
IL=
PLUL=
9W12V=075A,
根据欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL=
ULIL=
12V075A=16Ω,
∵两电流表指针位置相同,且大量程的示数是小量程示数的5倍,
∴干路电流I=5I2,
∵并联电路中总电流等于各分电流之和,
∴I=5I2=I2+IL,
解得:I2=
14IL=
14×075A=01875A,
R2的阻值:
R2=
UI2=
12V01875A=64Ω;
(3)当开关S1、S2断开,S3闭合时,滑动变阻器与灯泡串联,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴滑动变阻器连入电路的阻值分别为R1、
R14时电路中的电流:
I1=
UR1+RL=

,I2=
U14R1+RL=
12V14R1+16Ω,
∵P=I2R,且在这两种情况下滑动变阻器消耗的功率相等,
∴I12R1=I22×
R14,即(
12VR1+16Ω)2R1=(
12V14R1+16Ω)2×
R14,
解得:R1=32Ω,
当开关S1、S3断开,S2闭合,滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的总电阻最大,电路消耗的总功率最小,最小总功率为:
Pmin=
U2R1+R2=
(12V)232Ω+64Ω=15W.
答:(1)电源电压为12V;
(2)R2的阻值为64Ω;
(3)当开关S1、S3断开,S2闭合,滑动变阻器接入电路的电阻最大时电路消耗的功率最小,最小功率是15W.
若只闭合SS1时电路消耗的最小功率是多大
一般不可能去改变电源电压,所以只有尽量减少电路电流,也就是当电源上没有任何负载时,电路消耗功率达到最小(为零)。
当然,实际上就是要合理安排电路,用效率更高的用电设备替代原有设备,比如用LED灯替代普通白炽灯照明,使用中尽量关闭多余的用电设备,如采取“人走灯关”等节约措施。
按照你的要求,只回答第3问的问题:
注意,电源在使用中不能短路。
当外电路总电阻最小时,电路总功率最大。
当外电路总电阻最大时,电路总功率最小。
从电路可知,当S1、S2均闭合,S3断开时,电路是两个电阻并联,总电阻最小,这时总电阻是 R总1=R1R2 /(R1+R2)=1030 /(10+30)=75欧
电路总功率最大值是 P总大=U^2 / R总1,U是电源电压

当S1、S2均断开,S3闭合时,电路是两个电阻串联,总电阻最大,这时总电阻是
R总2=R1+R2=10+30=40欧
电路总功率最小值是 P总小=U^2 / R总2
可见,电路的最大功率与最小功率的比值是
η=P总大 / P总小=(U^2 / R总1)/(U^2 / R总2)=R总2 / R总1=40 / 75=16 / 3


