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如图所示 电源电压一定 R1和R2为两个未知阻值的定值电阻 R是滑动变阻器 闭合开关S

时间:2024-06-22 12:05:59

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如图所示 电源电压一定 R1和R2为两个未知阻值的定值电阻 R是滑动变阻器 闭合开关S

问题补充:

如图所示,电源电压一定,R1和R2为两个未知阻值的定值电阻,R是滑动变阻器,闭合开关S1、S2后,R1消耗的实际电功率P1为0.36W;闭合开关S1、断开S2,滑动变阻器的滑片P移到最右端时,R1消耗的实际电功率为P1′,P1:P1′=9:1,此时电流表读数为0.2A,电压表V1、V2的读数分别为U1和U2,U1:U2=7:2,

求(1)R1的阻值;

(2)电路中消耗的最小电功率.

答案:

解:当开关S1、S2都闭合时,电路如图甲所示;

当开关S1闭合、S2断开时,滑动变阻器的滑片P置于最右端时,电路如图乙所示.

(1)∵P1:P1′=9:1,P1=0.36W,

∴P1′=0.04W,

∵P=I2R

∴R1===1Ω;

(2)当开关S1闭合、S2断开时,滑动变阻器的滑片P置于R最右端时,电路总电阻最大,消耗的电功率最小.

由图甲、图乙中R1消耗的实际电功率和P=I2R可知,

==9:1,得=3:1,

∵电源的电压不变,

∴==3:1---------①

==7:2-------②

由①②两式得:R2=4R1=4Ω,R=R2=10Ω;

R总=R1+R2+R=1Ω+4Ω+10Ω=15Ω,

Pmin=R总=(0.2A)2×15Ω=0.6W.

答:(1)R1的阻值为1Ω;

(2)电路中消耗的最小电功率0.6W.

解析分析:画出开关S1、S2都闭合时和开关S1闭合、S2断开时,滑动变阻器的滑片P置于最右端时的等效电路图;(1)先根据已知R1消耗的实际电功率之比求出图乙中消耗的电功率,然后利用P=I2R求出R1的阻值.(2)根据P=可知,当电路中电阻最大即开关S1闭合、S2断开时,滑动变阻器的滑片P置于R最右端时电路消耗的电功率最小;先利用图甲、图乙中R1消耗的实际电功率和P=I2R求出两电路图的电流关系,再利用电源的电压不变和欧姆定律表示出电阻之间的关系,根据电压表的示数和欧姆定律表示出电阻关系,联立方程得出电阻的大小;最后利用电阻的串联特点和P=I2R求出电路中消耗的最小电功率.

点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的计算,关键是公式及其变形式的灵活运用,难点是根据已知条件找出两种情况的联系建立方程进行求解.

如图所示 电源电压一定 R1和R2为两个未知阻值的定值电阻 R是滑动变阻器 闭合开关S1 S2后 R1消耗的实际电功率P1为0.36W;闭合开关S1 断开S2 滑动变

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