试题分析:先画出三种情况的等效电路图;
(1)由甲乙两图中电压表V 1的示数关系和欧姆定律求出两电流之间的关系;
(2)根据甲乙两图中电阻R 3、R 4消耗的电功率和P=I 2R,以及电流关系求出电阻R 3与R 4之比;
(3)先根据甲乙两图中的电流关系和电源的电压不变并结合欧姆定律表示出电阻关系,再由甲图两电压表的示数关系和欧姆定律表示出电阻关系,联立方程得出R L1、R 3之间的关系,进一步根据P=I 2R求出灯L 1的额定电功率;
(4)根据
可知,当开关S、S 1、S 2和S 3全闭合时,R 3与R 4并联,此时电路的电阻最小,总功率最大;当只闭合开关S和S 2时,L 1、L 2与R 4串联,此时电路中电阻最大,总功率最小;分别求出两种情况下的总电阻,利用
求出比值关系.
当只闭合开关S和S 1时,等效电路如图甲所示;
当只闭合开关S和S 2时,等效电路如图乙所示;
当开关S、S 1、S 2和S 3全闭合时,等效电路如图丙所示;
等效电路图
(1)由甲、乙两图得:
=
= 解得
=
①
电源两端电压U不变,
=
= ②
(2)由甲、乙两图得:
=
= =
③
由①式③式解得:
=
④
(3)在甲图中:
=
= 解得:
=
⑤
由②式④式和⑤式解得:R L1=R 3
在甲图中:灯L 1正常发光: P 1=
P 3=2W
(4)当开关S、S 1、S 2和S 3全闭合时,电路如图丙,R 3与R 4并联,电路消耗电功率最大为P max;
当只闭合开关S和S 2时,电路如图乙,L 1、L 2与R 4串联,电路消耗电功率最小为P min。
在丙图中,R 并=
=
R 3
在乙图中,R 串=
=8 R 3
在丙、乙两图中,电源电压相等:
=
=