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12.冬天,小立同学使用电热毯时,发现电热毯有高温和低温两档.他猜想电热毯电路可能是图所示的甲、乙两种情况之一(虚线框内为发热电阻).于是小立同学在实验室里,按图进行了相应的实验:他选择的电源电压恒为6V,在四个发热电阻中,R3=30Ω,R4=60Ω.
(1)在甲图中,开关S1断开时,实验电路处于低温档;
(2)在乙图中,实验电路处于高温档时消耗的电功率为1.8W;
(3)如果甲、乙图中实验电路的高温档和低温档的电功率分别相等,则在甲图中,R1和R2的等效电阻应为30Ω;R2的阻值应为20Ω.

分析 (1)利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可以判断,在电压一定时,电阻越大,功率越小,据此分析解答;
(2)根据并联电路特点,结合功率公式求出两个电阻的功率,则两者的之和即为总功率;
(3)利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分别列出甲乙两图高温档和低温档的功率,利用其分别相等关系求出R1和R2,即可解答.

解答 解:(1)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知在U一定时,R越大,功率越小,电热毯处于低温状态,故由甲图可知,只有S1断开时,两电阻串联,电路中电阻最大,功率最小;
(2)因为乙图两电阻并联,当S2闭合时,电路中电阻最小,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知电功率最大,处于高温;
此时的功率为:P=P3+P4=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{3}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{4}}$=$\frac{(6V)^{2}}{30Ω}$+$\frac{(6V)^{2}}{60Ω}$=1.8W;
(3)如果甲、乙图中实验电路的高温档和低温档的电功率分别相等则有:
$\frac{(6V)^{2}}{{R}_{2}}$=1.8W
解得:R2=20Ω;
又低温功率相等,则:
$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{3}}$
即:$\frac{(6V)^{2}}{{R}_{1}+20Ω}$=$\frac{(6V)^{2}}{30Ω}$
解得:R1=10Ω
故在甲图中,R1和R2的串联等效电阻应为10Ω+20Ω=30Ω.
故答案为:(1)断开;(2)1.8;(3)30;20.

点评 此题主要考查学生对于串并联电路中电阻特点和电功率特点的计算的理解和掌握.

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