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如图所示电路中 电源两端电压保持不变 滑动变阻器的最大阻值为R.当开关S S1闭合

时间:2019-04-21 14:22:53

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如图所示电路中 电源两端电压保持不变 滑动变阻器的最大阻值为R.当开关S S1闭合

问题补充:

如图所示电路中,电源两端电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R.当开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片P移到A端时,电阻R2的电功率为P2,电流表的示数为I1;当开关S、S2闭合,S1断开时(滑片P位置不变),电阻R2的电功率为P2,电流表的示数为I2,且P2:P2=16:25;当开关S闭合,S1和S2都断开,滑动变阻器的滑片P移到某点C(图中未画出)时,滑动变阻器接入电路的电阻为RC,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,已知U1:U2=1:2,这时R2的电功率为9W,RC的电功率为3W.

(1)求I1与I2的比值;

(2)求RA与RC的比值;

(3)若通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P,使电路的电功率达到最大,求此时的电功率Pm.

答案:

解:当开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片P移到A端时,等效电路图如图1所示;

当开关S、S2闭合,S1断开时(滑片P位置不变),等效电路图如图2所示;

当开关S闭合,S1和S2都断开,滑动变阻器的滑片P移到某点C时,等效电路图如图3所示.

(1)图甲和图乙中,

∵P=I2R,

∴==2=,

解得:=;

(2)∵电源的电压不变,

∴==,

整理可得:5R1+R2=4RA----------------①

图3中,

∵串联电路中各处的电流相等,且I=,

∴===,

整理可得:2R1+RC=R2----------------②

∵P=I2R,

∴====---------③

由①②③可得:R2=3RC,R1=RC,=;

(3)由于电源的电压一定,当开关S、S1、S2都闭合时,电路中的总电阻最小,根据P=可知电路的电功率最大,

此时等效电路图如下图所示:

图3和图4中,

∵电源的电压不变,

∴===,

图4中,

Pmax=I42R2=(I3)2R2=I32R2=×PR2=×9W=25W.

答:(1)I1与I2的比值为4:5;

(2)RA与RC的比值为2:1;

(3)通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P,使电路的电功率达到最大,此时的电功率为25W.

解析分析:先画出三种情况的等效电路图:

(1)根据P=I2R分别表示出图1和图2中电阻R2的电功率,结合功率之比即可求出两电路的电流关系;

(2)根据串联电路的特点和欧姆定律表示出图1和图2中电源的电压,利用电源的电压不变和电流关系得出电阻之间的关系,根据串联电路的电流特点和欧姆定律表示出图3中两电压表的示数,利用示数关系求出电阻之间的关系,再根据P=I2R表示出R2和RC消耗的电功率即可求出两电阻的阻值关系,联立以上等式即可求出电阻之间的关系;

(3)根据P=可知,当开关S、S1、S2都闭合时,电路中的总电阻最小,电路的电功率最大,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出图3、图4中电源的电压结合电阻关系求出电流关系,根据P=I2R表示出图4中的总功率结合电流关系和电阻关系即可求出此时的电功率Pm.

点评:本题是有关串联电路特点和欧姆定律、电功率的综合计算题目,在解题过程中,注意电路的分析,根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图,同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系,结合题目中给出的已知条件进行解决.

如图所示电路中 电源两端电压保持不变 滑动变阻器的最大阻值为R.当开关S S1闭合 S2断开 滑动变阻器的滑片P移到A端时 电阻R2的电功率为P2 电流表的示数为I1

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