题目内容
11．在学习了电学知识后，同学们尝试“设计电路和编制习题”，老师提供了以下器材：电源、两个“12V 18W”的电阻和若干开关、足量导线．
（1）李军第一个完成设计，他设计的电路如图1所示．他编制的试题是：“在如图所示的电路中，闭合开关S1，通电5min产生多少热量？”请写出计算过程．
（2）王华思考一会儿，设计了能提供两种功率工作的电路．编制的试题是：“在李军设计的电路基础上再连一个开关，使电路能以两种功率工作，其大、小功率之比是2：1．”
（3）张明经过认真思考后，再使用了第三个开关，设计了能提供三种功率工作的电路．请你在图2中的方框内，画出张明所设计的最终电路图．
分析 （1）根据电功的计算公式W=UIt求出电阻产生的热量；
（2）将开关与一个电阻并联，然后根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出功率的大小，然后求出两次功率之比即可；
（3）使电路中的总电阻不同，即让一个电阻工作，另一个电阻短路或断路；使两个电阻串联；使两个电阻并联
解答 解：（1）电阻的阻值：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（12V）^{2}}{18W}$=8Ω
通过电阻的电流：
I=$\frac{U}{2R}$=$\frac{12V}{8Ω×2}$=0.75A
电路通电5min产生的热量：
Q=I2R串t=（0.75A）2×2×8Ω×60s×5=2.7×103J
（2）如图所示：
使开关S2与R2并联，当开关S2闭合时电路中的功率为：P1=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
当开关S2断开时，电路中的功率为：P2=$\frac{{U}^{2}}{2R}$
所以P1：P2=2：1
（3）如图所示：
故答案为：（1）热量为2.7×103J；（2）2：1；（3）如图所示．
点评 本题主要考查了电阻的串联和并联的知识，同时考查了短路的有关应用，属基础知识的考查；会设计串并联电路，会灵活应用欧姆定律和电功的计算公式，会灵活应用功率的计算公式．
练习册系列答案
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