某科技小组的同学们设计制作了一个多挡位电热器模型,为了分析接入电路的电阻对电热器电功率的影响,他们将电表接入电路中,如图所示.当只闭合开关S1时,电压表和电流表
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某科技小组的同学们设计制作了一个多挡位电热器模型,为了分析接入电路的电阻对电热器电功率的影响,他们将电表接入电路中,如图所示.当只闭合开关S1时,电压表和电流表
题型:丰台区二模
难度:
来源:
某科技小组的同学们设计制作了一个多挡位电热器模型,为了分析接入电路的电阻对电热器电功率的影响,他们将电表接入电路中,如图所示.当只闭合开关S
1
时,电压表和电流表的示数分别为U
1
和I
1
,电阻R
3
消耗的电功率为P
3
;当只闭合开关S
2
时,电压表和电流表的示数分别为U
2
和I
2
,电阻R
3
消耗的电功率为P
3
′,并测得此时R
2
消耗的电功率为l.6W,已知U
2
=2U
1
,P
3
=4P
3
′.电源电压、电阻保持不变.
(1)求电阻R
1
与R
2
的比值;
(2)通过拨动开关,可以使电路消耗的电功率最大,请计算电路消耗的最大电功率.
答案
(1)只闭合S
1
时,R
1
和R
2
串联,等效电路图如图1所示;只闭合S
2
时,R
2
和R
3
串联,等效电路图如图2所示.
∵P=I
2
R,且P
3
:P
3
′=4:1,
∴
P
3
P′
3
=
I
2
1
R
3
I
2
2
R
3
=(
I
1
I
2
)
2
=
4
1
,
解得:
I
1
I
2
=
2
1
,
∵I=
U
R
,且U
1
:U
2
=1:2,
∴
U
1
U
2
=
I
1
R
1
I
2
R
2
=
I
1
I
2
×
R
1
R
2
=
2
1
×
R
1
R
2
=
1
2
,
解得:
R
1
R
2
=
1
4
;
(2)∵电源的电压不变,
∴
I
1
I
2
=
R
2
+
R
3
R
1
+
R
3
=
4R
1
+
R
3
R
1
+
R
3
=
2
1
,
解得:R
3
=2R
1
,R
2
=2R
3
,
图2中:I
2
=
U
R
2
+
R
3
=
U
R
2
+
1
2
R
2
=
2U
3
R
2
,
P
2
=I
2
2
R
2
=(
2U
3
R
2
)
2
×R
2
=
4
9
×
U
2
R
2
=1.6W,
即
U
2
R
2
=3.6W,
当S
1
、S
2
、S
3
都闭合时,R
1
和R
2
并联,此时R
总
最小,电路的总功率最大.
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴电路消耗的最大功率:
P=P
1
+P
2
′=
U
2
R
1
+
U
2
R
2
=
U
2
1
4
R
2
+
U
2
R
2
=5×
U
2
R
2
=5×3.6W=18W.
答:(1)电阻R
1
与电阻R
2
的比值为1:4;
(2)电路消耗总功率最大,最大为18W.
举一反三
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题型:郑州模拟
难度:
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1
=10Ω,R
2
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题型:不详
难度:
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l
间的摩擦不计).定值电阻R
0
=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值只R
ab
=25Ω,电源电压U=3.0V,电流表的量程为0~0.6A,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端.已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示.
(1)小明在电路中连入R
0
的目的是 ______.
(2)小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的 ______A处.
(3)通过计算说明,电流表表盘的0.6 A处应标多少牛?
题型:不详
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B.4min
C.8min
D.6min
题型:不详
难度:
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题型:不详
难度:
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