题目内容

18.如图(a)所示,将电阻R1与R2串联在电源电压U为16伏的电路中,已知R1=4欧,通过电路的电流I为1.6安;若将这两个电阻并联在电压U′为6伏的电路中,如图(b)所示,通过干路的电流I′为2.5安,求:
(1)串联电路中,R1两端的电压;
(2)并联电路中,通过R2的电流;
(3)若用电阻R0替换R1或R2中的一个,要求使R0在串联与并联电路中消耗的电功率相等,求出替换电阻的值.

分析 (1)根据公式U=IR计算R1两端的电压;
(2)根据I=$\frac{U}{R}$求得通过R1的电流,根据并联电路的电流规律,求出通过R2的电流值;
(3)根据电阻R0消耗的电功率相等可知,电阻R0两端的电压相等,分别按替换R1或R2两种情况进行分析.

解答 解:
(1)串联电路中,I=I1=I2=1.6A,由I=$\frac{U}{R}$得,R1两端的电压:
U1=IR1=1.6A×4Ω=6.4V;
(2)两电阻并联,则U=U1=U2=6V;
通过R1的电流I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{4Ω}$=1.5A;
则电阻R2的电流I2=I-I1=2.5A-1.5A=1A;
(3)R2=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{1A}$=6Ω;
要使R0在串联与并联电路中消耗的电功率相等,则需使电阻两端的实际电压相等,由题意知,电阻两端的电压应为6V;
若要替换R1,则R2两端的电压为U2=U-U0=16V-6V=10V;
电路中的电流I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{10V}{6Ω}$=$\frac{5}{3}$A;
R0的阻值为R0=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{6V}{\frac{5}{3}A}$=3.6Ω;
若要替换R2,则R1两端的电压U1=U-U0=16V-6V=10V;
电路中的电流I′=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{10V}{4Ω}$=2.5A;
则R0=$\frac{{U}_{0}}{I′}$=$\frac{6V}{2.5A}$=2.4Ω.
答:(1)串联电路中,R1两端的电压为4V;
(2)并联电路中,通过R2的电流为1A;
(3)若用电阻R0替换R1,替换电阻为3.6Ω;若用电阻R0替换R2,替换电阻为2.4Ω.

点评 本题主要考查了欧姆定律在串联电路中的应用,应熟练掌握串联电路的电流、电压特点,并能够对公式灵活变形.

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