问题补充:
如图所示,电源电压保持不变.当断开开关S1,闭合开关S和S2,滑动变阻器的滑片P移至B端接入电路中的电阻为R2时,电流表的示数为I1,电阻R1的电功率为P1;当滑片P移至A端时,电流表的示数I2为0.15A,电阻R1的电功率为P1′,且P1:P1′=1:9;断开开关S2,闭合开关S和S1,滑动变阻器的滑片P移至中点时,电流表的示数I3为0.1A,电压表的示数为2V;当滑片P滑至A端时,闭合开关S、S1和S2,灯泡正常发光,此时电流表的示数I4为0.45A.求:
(1)R1:R2;
(2)灯L正常发光2min所消耗的电能.
(请画出相关电路状态的等效电路图)
答案:
解:当滑片P滑至B端时,断开开关S1,闭合开关S和S2,电路如图甲所示;
当滑片P滑至A端时,断开开关S1,闭合开关S和S2,电路如图乙所示;
当滑片P在中点时,断开开关S2,闭合开关S和S1,电路如图丙所示;
当滑片P滑至A端时,闭合开关S、S1和S2,电路如图丁所示
(1)在甲、乙两图中,电阻R1不变,
==则:=,
∵总电压U一定,
∴==,
则:=;
(2)由丙图知:RL===20Ω,
I3==0.1A--------①
在乙图中:I2==0.15A-----②
由①、②和R2=2R1解得:
R1=RL=×20Ω=40Ω,
在乙图中,U=I2R1=0.15A×40Ω=6V,
在丁图中,灯泡正常发光,通电时间t=2min=120s,
W=UL0?IL0?t=UL0×(I4-I2)t=6V×(0.45A-0.15A)×120s=216J.
答:(1)R1与R2的比值为1:2;
(2)灯L正常发光2min所消耗的电能为216J.
解析分析:先画出四种情况的等效电路图.(1)根据P=I2R结合图甲和图乙中R1的电功率求出两图中的电流关系,再根据电源的电压不变和电流关系求出R1、R2的阻值关系;(2)根据丙图结合图象两电表的示数求出灯泡的电阻,根据欧姆定律和电阻的串联表示出图乙、图丙中的电流结合电阻电阻关系求出R1的阻值,根据欧姆定律结合图乙求出电源的电压;根据并联电路独立工作、互不影响结合图乙和图丁得出灯泡正常发光时的电流,根据W=UIt求出灯L正常发光2min所消耗的电能.
点评:本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目.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.
如图所示 电源电压保持不变.当断开开关S1 闭合开关S和S2 滑动变阻器的滑片P移至B端接入电路中的电阻为R2时 电流表的示数为I1 电阻R1的电功率为P1;当滑片P