(2014•青岛)在如图所示的电路中,电源电压和小灯泡的阻值均保持不变,电源电压U=6V,小灯泡R2标有(6V 3W)字

(2014•青岛)在如图所示的电路中,电源电压和小灯泡的阻值均保持不变,电源电压U=6V,小灯泡R2标有(6V 3W)字样,电流表的量程为0-0.6A,电压表的量程为0-3V,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,请画出该题的各个等效电路图.
(1)只闭合开关S1和S3时,电路消耗的功率为6W,则闭合开关S1、S2和S3时,电路的总电阻R=?
(2)在不损坏各元件的情况下,只闭合开关S1时,R1消耗的最大功率为P1,只闭合开关S2时,R2消耗的最小功率为P2,则P1:P2=?
bettylilybei 1年前 已收到1个回答 举报

爱在轻度台风 幼苗

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解题思路:(1)只闭合开关S1和S3时,电路为R1的简单电路,根据P=
U2
R
求出R1的电阻;闭合开关S1、S2和S3时,电阻R1与灯泡R2并联,根据P=
U2
R
求出灯泡的电阻,根据电阻的并联求出电路中的总电阻;
(2)只闭合开关S1时,R1与R3串联,电压表测R3两端的电压,电流表测电路中的电流,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的电流为0.6A时电压表的示数,然后与电压表的量程相比较确定电路中的电流,根据P=UI求出R1的最大功率;只闭合开关S2时,灯泡与R3串联,电压表测R3两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表的示数为3V时,电路中的电流最小,灯泡消耗的电功率最小,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,根据P=
U2
R
求出最小功率,进一步得出答案.

(1)只闭合开关S1和S3时,等效电路图如图所示:

由P=
U2
R可得,R1的电阻:
R1=
U2
PR1=
(6V)2
6W=6Ω,
闭合开关S1、S2和S3时,等效电路图如图所示:

灯泡的电阻:
RL=
UL2
PL=
(6V)2
3W=12Ω,
因并联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的总电阻:
R=
R1RL
R1+RL=[6Ω×12Ω/6Ω+12Ω]=4Ω;
(2)只闭合开关S1时,等效电路图如图所示:

电路中的电流为0.6A时,电压表的示数:
U3=U-IR1=6V-0.6A×6Ω=2.4V<3V,
则电路中的电流最大为0.6A,此时R1消耗的电功率最大,
P1=I2R1=(0.6A)2×6Ω=2.16W;
只闭合开关S2时,等效电路图如下图所示:

当电压表的示数为3V时,电路中的电流最小,灯泡消耗的电功率最小,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,此时R2两端的电压:
U2=U-U3′=6V-3V=3V,
R2消耗的最小功率为:
P2=
U22
R2=
(3V)2
12Ω=0.75W,

P1
P2=[2.16W/0.75W]=[72/25].
答:(1)闭合开关S1、S2和S3时,电路的总电阻为4Ω;
(2)P1:P2=72:25.

点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算.

考点点评: 本题考查了等效电路图的画法和串并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是第二问中确定出两元件的最大和最小功率.

1年前

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