如图甲所示电路中,电源两端电压保持不变,图乙中的图线反映的是定值电阻R3两端电压与通过其电流的关系.当开关S1断开,S2、S3闭合时,电压表的示数为U;当开关S1闭合

发布时间:2020-07-29 01:36:55

如图甲所示电路中,电源两端电压保持不变,图乙中的图线反映的是定值电阻R3两端电压与通过其电流的关系.当开关S1断开,S2、S3闭合时,电压表的示数为U;当开关S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为I;当开关S1、S2、S3都断开时,电压表的示数为U′,电流表的示数为I′,电阻R3消耗的电功率为1.5W.已知U:U′=7:5,I:I′=2:1.

求:
(1)定值电阻R2的电阻值;
(2)电路消耗的最大功率与最小功率之差.

网友回答

解:当开关S1断开,S2、S3闭合时,等效电路图如图(甲)所示;
当开关S1闭合,S2、S3断开时,等效电路图如图(乙)所示;
当开关S1、S2、S3都断开时,等效电路图如图(丙)所示.

(1)由图乙可知:当U3=6V时,I3=1A,则
R3===6Ω;
在(乙)、(丙)两图中:
∵电源电压不变,
∴==,
即R1=R3+R2-------①
在丙图中:
===----②
由①②可得:
R2=R3=×6Ω=8Ω,
∴R1=R3+R2=6Ω+8Ω=14Ω.
(2)图(丙):
I′===0.5A,
电源的电压:
U=I′(R1+R3+R2)=0.5A×(14Ω+6Ω+8Ω)=14V,
只断开开关S2时,电路为R2的简单电路,此时电路消耗电功率最大:
P2===24.5W;
当开关S1、S2、S3都断开时,电路消耗电功率最小:
P3===7W;
最大功率与最小功率之差为:
△P=P2-P3=24.5W-7W=17.5W.
答:(1)定值电阻R2的电阻值为14Ω;
(2)电路消耗的最大功率与最小功率之差为17.5W.解析分析:先画出三种情况的等效电路图.(1)任取图乙中一组电压和电流值根据欧姆定律求出R3的阻值,根据电源的电压不变和欧姆定律分别表示出图(乙)、图(丙)中电表的示数结合电表的比值即可求出三电阻之间的关系,进一步求出定值电阻R2的电阻值.(2)根据P=I2R求出图(丙)中电路中的电流,利用电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;只断开开关S2时,电路为R2的简单电路,此时电路消耗电功率最大;利用P=求出最大值;图(丙)中总电阻最大,电路消耗的总功率最小,根据P=求出最小值,进一步求出电路消耗的最大功率与最小功率之差.点评:本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目,难度较大.在解题过程中,注意电路的分析,根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图,同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系,结合题目中给出的已知条件进行解决.
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