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如图所示电路 电源两端的电压保持不变 定值电阻R1=2R3.当只闭合开关S1时 移动滑动

时间:2020-10-22 20:54:17

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如图所示电路 电源两端的电压保持不变 定值电阻R1=2R3.当只闭合开关S1时 移动滑动

问题补充:

如图所示电路,电源两端的电压保持不变,定值电阻R1=2R3.当只闭合开关S1时,移动滑动变阻器的滑片使其接入电路中的电阻达到最大阻值R2,此时滑动变阻器消耗的功率为7.2W;再将滑动变阻器的滑片移至中点,此时电压表V1的示数与电压表V2的示数之比为1:2.求:

(1)滑动变阻器的最大电阻R2与定值电阻R3的阻值之比;

(2)当开关S1和S2都闭合时,电阻R1所消耗的电功率;

(3)当开关S1和S2都闭合时,若电流表示数为1A,则定值电阻R3的阻值为多大?

答案:

解:当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片在阻值最大端时,电路如图甲所示;

当滑动变阻器的滑片在中点时,电路如图乙所示;

当开关S1和S2都闭合时,电路如图丙所示.

(1)由图乙可知,

∵串联电路中各处的电流相等,且I=,R1=2R3,

∴====,

解得:=;

(2)图甲中,

∵R1=R2=2R3,

∴P1=I12R1=P2=7.2W,

图甲和图丙中,

∵电源的电压一定,

∴===,

图乙中,

P1′=I22R1=(I1)2R1=I12R1=×7.2W=20W;

(3)若在图丙所示电路中电流I=1A,

∵P=I2R,

∴R1===20Ω,

∴R3=R1=×20Ω=10Ω.

答:(1)滑动变阻器的最大电阻R2与定值电阻R3的阻值之比为2:1;

(2)当开关S1和S2都闭合时,电阻R1所消耗的电功率为20W;

(3)当开关S1和S2都闭合时,若电流表示数为1A,则定值电阻R3的阻值为10Ω.

解析分析:先画出三种情况的等效电路图:

(1)根据串联电路的电流特点和欧姆定律表示出图乙中两电压表的示数,结合比值关系即可求出滑动变阻器的最大电阻R2与定值电阻R3的阻值之比;

(2)根据串联电路的电流特点和P=I2R结合电阻关系求出图甲中R1消耗的电功率,根据电阻的串联和欧姆定律表示出图甲、图丙中的电源,利用电源的电压不变建立等式结合电阻关系即可求出两电流关系,再根据P=I2R表示出图丙中电阻R1所消耗的电功率,结合电流关系即可求出其大小;

(3)根据P=I2R求出R1的阻值,再根据R1与R2的关系即可求出定值电阻R3的阻值.

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 电源两端的电压保持不变 定值电阻R1=2R3.当只闭合开关S1时 移动滑动变阻器的滑片使其接入电路中的电阻达到最大阻值R2 此时滑动变阻器消耗的功率为7

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