解题思路:先由实物图画出原理图,可知当只有S1闭合时,三个电阻串联,电压表测R2与R3两端的电压;当开关全闭合时,R1与R2串联,电压表测R2上的电压,电流表测总电流.
(1)根据P=I2R表示出两种情况下R2消耗的电功率,再根据已知条件建立等式即可求出I2与I1的比值,进一步求出电流表的示数I2;
(2)根据P=I2R结合图1中电阻R1消耗的电功率求出R1的阻值,根据欧姆定律表示出两种情况下电压表的示数,利用电压表示数的比值求出R2和R3之间的关系,再根据电源的电压不变得出R1和R3之间的关系,进一步求出R2的阻值;根据电阻的串联和欧姆定律电流结合图2求出电源的电压;
(3)根据焦耳定律结合图2求出通电2min电阻R2产生的热量.
当只闭合开关S1时,等效电路如图甲所示:当开关全闭合时,等效电路如图乙所示:
(1)∵P=I2R,且P2:P2′=1:4
∴
P2
P2′=
I21R2
I22R2=(
I1
I2)2=[1/4],
解得:
I1
I2=[1/2],
∴I2=2I1=2×1A=2A;,故B错误;
(2)图1中,∵P=I2R,
∴电阻R1的阻值:
R1=
P1
I21=[4W
(1A)2=4Ω,
∵U1:U2=2:1,且串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得:
U1
U2=
I 1(R2+R3)
I 2R2=
I1
I2×
R2+R3
R2=
1/2]×
R2+R3
R2=[2/1],
解得:R3=3R2,
∵电源两端的电压不变,
∴
I1
I2=
R1+R2
R1+R2+R3=
R1+R2
R1+R2+3R2=[1/2],
解得:R2=[1/2]R1=[1/2]×4Ω=2Ω,故A错误;
电源的电压:
U=I2(R1+R2)=2A×(4Ω+2Ω)=12V,故C错误;
(3)图2中通电10min,电阻R2产生的热量:
Q2=I22R2t=(2A)2×2Ω×10×60s=4800J,故D正确.
故选D.
点评:
本题考点: 电功率的计算;欧姆定律的应用.
考点点评: 本题难点在于很多同学无法将两种状态下的功率关系及电压关系联系在一起,故无法找到突破口.解答此类问题时,可将每一种情况中的已知量和未知量都找出来,仔细分析找出各情况中的关联,即可列出比例式求解.