问题补充:
如图所示,电源两端的电压U保持不变.当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时,电压表V1的示数为U1,电流表示数为I1,滑动变阻器消耗的电功率为PA,电路消耗的总功率为P1;当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P位于最右端时,电流表的示数为I2,电路消耗的总功率为P2.保持开关S1闭合、S2断开,当滑动变阻器的滑片P由最右端调至使其接入电路中的电阻为RA时,电流表的示数为I3,电压表V2的示数为U2,电路消耗的总功率为P3.继续改变滑动变阻器接入电路的电阻值,当滑动变阻器接入电路中的电阻为RB时,电路消耗的总功率P4=2.4W.已知P2-P3=1.2W,U1:U2=4:9,I2:I3=4:3.
求:
(1)P2与P3的比值;
(2)RA与RB的比值;
(3)当开关S1、S2均闭合时,滑动变阻器RA消耗的电功率PA.
答案:
(1)∵I2:I3=4:3,
∴由图2和图3可得:===;
∵电源的电压不变,
∴U=I2(R1+R2)=I3(RA+R1+R2)
∴3RA=R1+R2,
∵P2-P3=1.2W,
∴P3=3.6W;
(2)∵P=,且电源的电压不变,
∴由图3和图4可得===,
解得:=;
(3)由图3可得:U2=U=U=U,
P3===3.6W,即U2=14.4RA;
∵U1:U2=4:9,
∴U1=U,
由图1可得:PA===×=×=1.6W.
答:(1)P2与P3的比值为4:3;
(2)RA与RB的比值为1:3;
(3)当开关S1、S2均闭合时,滑动变阻器RA消耗的电功率1.6W.
解析分析:先画出四种情况的等效电路图:(1)根据P=UI结合图2和图3中电流表的示数求出P2与P3的比值;根据电阻的串联特点结合电源的电压不变得出RA与R1、R2之间的关系,再根据P2和P3=之间的关系求出P3的大小.(2)因电源的电压不变,根据P=结合由图3和图4电路的总功率求出RA与RB的比值.(3)根据串联电路电阻的分压特点求出图3中电压表的示数和电源电压之间的关系,并表示出电源的电压;根据电压表的示数得出图1中U1和电源电压的关系,根据P=结和已知量即可求出滑动变阻器RA消耗的电功率PA.
点评:此题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目,难度较大.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 电源两端的电压U保持不变.当开关S1 S2都闭合 滑动变阻器接入电路中的电阻为RA时 电压表V1的示数为U1 电流表示数为I1 滑动变阻器消耗的电功率为PA