题目内容

(2012?随州)如图所示的电路,已知R1=R2=R0(R0为已知定值电阻),若只闭合K1时R1的电功率与K1、K2都闭合时R1与R2并联产生的电功率相等,求:
①Rx=?
②在只闭合K1和K1、K2都闭合两种工作状态下,Rx消耗的功率之比.
分析:①只闭合K1时,电阻R1与Rx串联,根据串联电路电阻的特点和欧姆定律表示出电路中的电流,再根据公式P=I2R表示出知道R1的电功率.当K1、K2都闭合时,R1、R2并联后与Rx串联,首先根据并联电路电阻的特点计算出并联部分的电阻,再根据串联电路电阻的特点计算出电路中的总电阻,根据欧姆定律表示出电路中的电流,最后再根据公式P=I2R表示出R1与R2并联产生的电功率;根据题意联立等式即可求出Rx
②根据公式P=I2R表示出只闭合K1和K1、K2都闭合两种工作状态下Rx消耗的功率,再结合Rx的阻值即可得出答案.
解答:解:
①只闭合K1时,电阻R1与Rx串联,如图1所示:

此时电路中的总电阻为:R=R1+RX=R0+RX,而电源电压为U,
∴此时电路中的电流为:I1=
U
R
=
U
R0+RX

则电阻R1的电功率为;P1=I12R1=(
U
R0+RX
2R0
当K1、K2都闭合时,R1、R2并联后与Rx串联,如图2所示:

电阻R1、R2并联后当电阻为:R=
R1?R2
R1+R2
=
R0?R0
2R0
=
R0
2

则此时电路中的总电阻为:R=R+RX=
R0
2
+RX
此时电路中的电流为;I2=
U
R
=
U
R0
2
+RX

∴电阻R1与R2并联产生的电功率为:P=I22R=(
U
R0
2
+RX
2
R0
2

从题可知,P1=P
即:=(
U
R0+RX
2R0=(
U
R0
2
+RX
2
R0
2

解得:RX=
2
2
R0
②在图1状态下,Rx消耗的功率为:PX1=I12RX=(
U
R0+RX
2RX
在图2状态下,Rx消耗的功率为:PX2=I22RX=(
U
R0
2
+RX
2RX
而RX=
2
2
R0
PX1
PX2
=
(
U
R0+Rx
)
2
Rx
(
U
R0
2
+Rx
)
2
Rx
=
1
2

答:①Rx的阻值为
2
2
R0
②在只闭合K1和K1、K2都闭合两种工作状态下,Rx消耗的功率之比为1:2.
点评:本题考查了并联电路的电阻特点和串联电路电阻的特点,关键是开关、闭合时电路串、并联的辨别.本题考查了电功率公式的计算和欧姆定律公式的计算,弄清串、并联电路中电流、电压及电阻的关系是解本题的关键,难度较大.
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