如图所示,电源电压不变,电阻R2=5Ω,开关S1始终处于闭合状态.当开关S2断开,滑动变阻器滑片P处于A位置时(图上未标出),电流表示数为I1,电压表V1示数为6V,电压表V2的示数为U1,电阻R2的功率为P1,变阻器的功率为PA.当开关S2断开,滑动变阻器滑片P处于B位置时(图上未标出),电压表V1示数为U2,电阻R1的功率为P2.当开关S2闭合,滑动变阻器滑片P处于B位置时,电流表A的示数为I3.已知:(P1+PA):P2=27:4;U1:U2=9:2;I1:I3=9:8.
求:(1)电源电压;(2)当开关S2断开,滑动变阻器滑片P处于B位置时,1分钟内电流通过变阻器所做的功.
网友回答
解:当开关S2断开,滑动变阻器滑片P?处于A位置时,等效电路图如图1所示.
当开关S2断开,滑动变阻器滑片P?处于B位置时,等效电路图如图2所示.
当开关S2闭合,滑动变阻器滑片P?处于B位置时,等效电路图如图3所示.
(1)根据题意,∵P1+PA=I1U1,P2=I2U2,
∴===
解得:=,
∵P1+PA=I12(R2+RA),P2=I22R1,=,=,
∴3R1=R2+RA…①,
∵U=I1(R1+R2+RA),U=I2(R1+R2+RB),=,
∴R1+R2+3RA=2RB…②
∵U=I1(R1+R2+RA),U=I3RB,=,
∴9R1+9R2+9RA=8RB…③
联立①②③得:R1=2R2,RA=5R2,RB=9R2;
∵6V=I1R1,U=I1(R1+R2+RA)
∴U=24V,
(2)∵R2=5Ω,
∴RB=9R2=9×5Ω=45Ω,
设当开关S2断开,滑动变阻器滑片P?处于B位置时,电阻RB两端的电压为UB,
==,
解得:UB=18V,
1分钟内电流通过变阻器所做的功:
WB=t==432J.
答:(1)电源电压为24V;
(2)当开关S2断开,滑动变阻器滑片P处于B位置时,1分钟内电流通过变阻器所做的功为432J.解析分析:分析实物图,画出当开关S2断开、滑片P?处于A、B位置时,当开关S2闭合,滑片P处于B位置时的等效电路图.(1)根据已知条件(P1+PA):P2=27:4和电功率公式求两种情况下的电流之比;再根据P=I2R求得R1、R2、RA的关系式,根据欧姆定律和串联电阻的特点得出R1、R2、RA、RB关系式,同理根据I1:I3=9:8得出R1、R2、RA、RB关系式,联立方程组解得电源电压;(2)知道R2大小,求出RB,设当开关S2断开,滑动变阻器滑片P处于B位置时,根据串联电路的电压分配关系求UB大小,再根据电功公式求1分钟内电流通过变阻器所做的功.点评:本题考查了学生对欧姆定律、串联电路的特点、电功公式的掌握和运用,分析实物图画出等效电路图帮助解题是本题的关键.