如图所示,电源电压为12V保持不变.当闭合开关S0和S1时,电流表A1的示数为0.8A;调整开关S0、S1和S2的开闭状态,发现某一状态时,电路消耗的电功率最大为P1,电流表A2的示数为3.6A,R3消耗的功率为P2;当电路消耗的最小功率为P3时,R1和R2消耗的总功率为P4;已知P1:P3=11:1,求:
(1)R3的阻值;
(2)当S0闭合,S1、S2都断开时,电压表的示数;
(3)P2和P4的比值.
网友回答
解:(1)当闭合开关S0和S1时,等效电路如图甲所示;
可得R3===15Ω.
(2)当开关S0、S1和S2都闭合时,等效电路如图乙所示,此时电路消耗的功率最大为P1,干路电流为I=3.6A+0.8A=4.4A;当开关S0闭合,S1和S2都断开时,等效电路如图4丙所示,此时电路消耗的功率最小为P3,电路中电流为I′.
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解得:I′=0.4A,
U3=I′R3=0.4A×15Ω=6V.
(3)R1、R2的电压之和为U′,
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答:(1)R3的阻值是15Ω.
(2)当S0闭合,S1、S2都断开时,电压表的示数是6V.
(3)P2和P4的比值4:1.
解析分析:先画出电路各个状态的等效电路图.把电压表当做开路,电流表当做导线.(1)当闭合开关S0和S1时,R1和R2被短路.R3的两端电压为电源电压为12V,电流是电流表A1的示数为0.8A;由欧姆定律变形可算出R3的阻值.(2)由P=可知,在电源电压不变的情况下,电阻越小,功率越大.当三个电阻并联时电阻最小,功率最大,当三个电阻串联时电阻最大,功率最小.然后由P1:P3=11:1列出等式,算出电流,再算出电压表的示数.(3)P2和P4的表达式写出来,列出等式,整理即可.
点评:此题分析电路画出等效电路图是解题的关键;正确运用欧姆定律和电功率公式是解题的保障.电功率公式P=UI,还有变形公式由P=、P=I2R.在解题时要注意灵活运用.本题的难点在于电路的分析和电路最大、最小功率的判断.