题目内容
6.①电源电压为12V;
②R2的阻值为20Ω;
③R3的阻值为20Ω;
④S断开与闭合时,电阻R2消耗的功率之比为3:5;
⑤S断开与闭合时,电路消耗的总功率之比为3:5.
其中计算正确的一组是( )
| A. | ②③⑤ | B. | ②③④ | C. | ①②④ | D. | ①③⑤ |
分析 (1)当开关S闭合时,电阻R3被短路,电阻R1与R2串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测R1两端的电压,根据电阻的串联特点和电流特点以及欧姆定律求出R2的阻值;
进而知道总电阻,根据Q=I2Rt的变形公式求出电路中的电流,然后根据欧姆定律的变形公式求出电源电压;
(2)当开关S断开时,三电阻串联,根据串联电路的电流特点和P=I2R表示出R2和R3的功率之和是R1功率的4倍,即可求出R3的阻值;
(3)根据电阻的串联和欧姆定律分别表示出两种情况下电源的电压,利用电源的电压不变求出两种情况下电路中的电流之比,
再根据P=I2R求出电阻R2消耗的功率之比,最后根据P=UI求出电路消耗的总功率之比.
解答 解:当开关S闭合时,电阻R3被短路,电阻R1与R2串联,
电压表V1测电源的电压,电压表V2测R1两端的电压,
因为串联电路中各处的电流相等,且电路中的总电阻等于各分电阻之和,
所以由欧姆定律可得,U=IR,
则有:$\frac{{U}_{V1}}{{U}_{V2}}$=$\frac{{I}_{1}({R}_{1}+{R}_{2})}{{I}_{1}{R}_{1}}$=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{3}{1}$,
解得:R2=2R1=2×10Ω=20Ω,所以②正确;
总电阻R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω,
时间t=1min=60s,
由Q=I2Rt得,此时电路中的电流:
I1=$\sqrt{\frac{Q}{{R}_{2}t}}$=$\sqrt{\frac{48J}{20Ω×60s}}$=0.2A,
由I=$\frac{U}{R}$得,电源电压:
U=I1R=0.2A×30Ω=6V,所以①错误;
当开关S断开时,三电阻串联,
根据P=I2R,且R2和R3的功率之和是R1功率的4倍,
则有:$\frac{{P}_{23}}{{P}_{1}}$=$\frac{{I}_{2}^{2}({R}_{2}+{R}_{3})}{{I}_{2}^{2}{R}_{1}}$=$\frac{{R}_{2}+{R}_{3}}{{R}_{1}}$=$\frac{20Ω+{R}_{3}}{10Ω}$=$\frac{4}{1}$,
解得:R3=20Ω,所以③正确;
由于电源的电压不变,电流与电阻成反比,
即:$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{10Ω+20Ω+20Ω}{10Ω+20Ω}$=$\frac{5}{3}$,
由P=I2R得,电阻R2消耗的功率之比:
$\frac{{P}_{2}^{′}}{{P}_{2}}$=$\frac{{I}_{2}^{2}{R}_{2}}{{I}_{1}^{2}{R}_{2}}$=($\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$)2=($\frac{3}{5}$)2=$\frac{9}{25}$,所以④错误;
由P=UI得,电路消耗的总功率之比:
$\frac{{P}_{总}^{′}}{{P}_{总}}$=$\frac{U{I}_{2}}{U{I}_{1}}$=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{3}{5}$,所以⑤正确.
故选:A.
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别和电压表所测电路元件的判断,综合性强,难度较大.
| A. | 0.8J | B. | 8J | C. | 80J | D. | 800J |
| A. | 瓶盖起子 | B. | 修草剪刀 | C. | 筷子 | D. | 裁纸刀 |
| A. | 船过拦河坝时,利用的船闸是连通器原理在生产、生活中的应用 | |
| B. | 人登上较高的山顶时,会感觉不适,是因为山顶气压大于山脚下的气压 | |
| C. | 支起汽车换轮胎时,用的液压千斤顶是帕斯卡定律在生产、生活中的应用 | |
| D. | 人潜入较深的水中时,必须穿潜水服,是因为液体压强随深度增加而增大 |