Question

10．如图所示，是养殖场冬季来调控光照、室温设备的原理电路图．此设备的目的是：夜晚对圈舍内加温，同时增大光照；白天只进行适当保温，不进行灯光照射．电路图中R₁、R₂是电热丝．R₁：R₂：R_L=1：2：3，S₁、S₂可以同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的调控要求．开关S闭合后，下列说法错误的是（　　）

• A． 当S₁、S₂同时断开时，设备运动处于白天调控状态
• B． 当S₁、S₂同时闭合时，设备为夜晚调控状态，R_L的功率与总功率之比为1：3
• C． 当S₁、S₂同时断开时，在相同时间内R₁和R₂产生的热量之比为2：1
• D． 当S₁、S₂同时闭合时与S₁、S₂同时断开时，两电路的总功率之比为9：2

Answer 1

分析 A、S闭合，S₁、S₂断开时，R₁和R₂组成串联电路，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析电路中的电功率，从而判断用电状态；
B、开关S、S₁、S₂同时处于闭合状态，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析R_L的功率与总功率之比；
C、S闭合，S₁、S₂断开时，R₁和R₂组成串联电路，利用公式Q=W=I²Rt分析得出在相同时间内R₁和R₂产生的热量之比；
D、当S₁、S₂同时闭合时与S₁、S₂同时断开时，利用公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析总功率之比．

解答 解：由题意可知：R₁：R₂：R_L=1：2：3，则：R₂=2R₁，R_L=3R₁；
A、S闭合，S₁、S₂同时断开时，R₁和R₂组成串联电路，灯泡L断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，设备运动处于白天调控状态，故A正确；
B、S、S₁、S₂同时处于闭合状态，R₂被短路，R₁和灯泡L组成并联电路，则P_总=P_L+P₁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}^{2}}{3{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{4{U}^{2}}{3{R}_{1}}$，
所以，P_L：P_总=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$：$\frac{4{U}^{2}}{3{R}_{1}}$=$\frac{{U}^{2}}{3{R}_{1}}$：$\frac{4{U}^{2}}{3{R}_{1}}$=1：4，故B错误；
C、S闭合，S₁、S₂断开时，R₁和R₂串联，Q₁：Q₂=I²R₁t：I²R₂t=R₁：R₂=1：2，故C错误；
D、S、S₁、S₂同时处于闭合状态，P_总=P_L+P₁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}^{2}}{3{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{4{U}^{2}}{3{R}_{1}}$，开关S闭合，S₁、S₂断开时，R₁和R₂串联，P_总′=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+2{R}_{1}}$=$\frac{{U}^{2}}{3{R}_{1}}$，P_总：P_总′=$\frac{4{U}^{2}}{3{R}_{1}}$：$\frac{{U}^{2}}{3{R}_{1}}$=4：1，故D错误．
本题选错误的，故选BCD．

点评 本题为电学综合题，考查了学生对欧姆定律、焦耳定律、电功率公式、串联并联电路特点的掌握和运用，会根据开关的开闭状态确定电路的连接方式是本题的关键．