题目内容
15.(1)电阻R2的阻值;
(2)当S1、S2均闭合且滑片P在b端时,电压表V的示数;
(3)整个电路消耗的最大和最小电功率.
分析 (1)当S1、S2均闭合且滑片P滑到b端时,此时小灯泡L被短路,变阻器R1与电阻R2并联,电流表A1测干路电流,A2测R2电流,根据并联电路的电流特点求出两条支路的电流之比,根据并联电路的电压特点求出两电阻的阻值之比,然后求出R2的阻值;
(2)当S1、S2均断开且滑片P置于滑动变阻器中点时,灯泡与滑动变阻器阻值的一半串联,根据P=I2R求出电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;当滑片P在b端时,小灯泡L被短路,变阻器R1与电阻R2并联,电压表测电源的电压,根据电源的电压可知电压表的示数;
(3)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,在电源电压一定时,电功率与电阻的关系是成反比,要求最大和最小电功率,先求最小和最大总电阻;当S1均闭合且滑片P滑到a端时电路中的总电阻最小,当S1、S2均断开且把滑片滑到b端时电路的总电阻最大,再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出最大和最小总功率.
解答 解:(1)当S1、S2均闭合且滑片P滑到b端时,等效电路图如下图所示:![]()
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,两支路的电流之比:
$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{I}_{A1}-{I}_{A2}}{{I}_{A2}}$=$\frac{3-2}{2}$=$\frac{1}{2}$,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=$\frac{U}{R}$可得,两电阻的阻值之比:
$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{\frac{U}{{I}_{1}}}{\frac{U}{{I}_{2}}}$=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{2}{1}$,
解得:R2=$\frac{1}{2}$R1=$\frac{1}{2}$×40Ω=20Ω;
(2)当S1、S2均断开且滑片P置于变阻器中点时,等效电路图如下图所示:![]()
由P=I2RL可得,电路中的电流:
I′=$\sqrt{\frac{P}{{R}_{L}}}$=$\sqrt{\frac{10W}{10Ω}}$=1A,
滑片在中点时,滑动变阻器连入电阻R1′=20Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压:
U=I′(R1′+RL)=1A×(20Ω+10Ω)=30V,
当S1、S2均闭合且滑片P在b端时,电压表测电源电压,所以电压表示数U示=30V;
(3)当S1均闭合且滑片P滑到a端时,电路中的总电阻最小,电路消耗的电功率最大,
电路最大功率:
P大=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{(30V)^{2}}{40Ω}$+$\frac{(30V)^{2}}{10Ω}$=112.5W;
当S1、S2均断开且滑片P滑到端b时,电路总电阻最大,电路消耗电功率最小,
电路最小功率:
P小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{L}}$=$\frac{(30V)^{2}}{40Ω+10Ω}$=18W.
答:(1)电阻R2的阻值是20Ω;
(2)当S1、S2均闭合且滑片P在b端时,电压表的示数是30V;
(3)整个电路消耗的最大功率为112.5W,最小电功率为18W.
点评 本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的应用,关键是电路中最大和最小电阻的判断.
| A. | 硫酸 盐水 酒精 | B. | 酒精 硫酸 盐水 | ||
| C. | 硫酸 酒精 盐水 | D. | 盐水 酒精 硫酸 |
| A. | 火车、地面、椅背 | B. | 椅背、火车、地面 | C. | 地面、椅背、火车 | D. | 都是地面 |
| A. | 圆柱体受到的最大浮力是4N | |
| B. | 圆柱体受到的重力是l2N | |
| C. | 当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为1400Pa | |
| D. | 圆柱体匀速下降的过程中受到平衡力的作用 |