(2005•北京)如图所示电路,电源两端电压保持不变.当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P移到A端时,R3的电功

1个回答

  • 解题思路:(1)本题有三个过程,每一个过程画一个等效电路:

    当开关S1闭合、S2断开,变阻器的滑片移到A端时,如图甲所示;

    当开关S1断开、S2闭合时,如图乙所示;

    当开关S1、S2都断开,变阻器的滑片在C点时,如图丙所示.

    电路消耗功率最大应为开关S1、S2都闭合,只有R3接入,如图丁所示.

    消耗功率最小应为R3、R1、滑动变阻器RA全部串联接入电路,如图戊所示.

    (2)用同一导体接入不同电路,根据功率之比,求出电流之比.

    由丙过程中的电压表示数之比,列出电阻R3、R1、RC的电阻关系式;

    对应甲乙过程源电压相同,列出等式,由电流之比,导出电阻R3、R1、RA的电阻关系式;

    电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3:1,利用功率之比列出等式,找到电阻R3、R1、RA的电阻关系式;

    由三个方程解出的R3与RC关系,

    根据串联电路的功率之比等于电阻之比,求出R3的功率.

    (1)当开关S1闭合、S2断开,变阻器的滑片移到A端时,等效电路如图甲所示;

    当开关S1断开、S2闭合时,等效电路如图乙所示.

    P3

    P′3=

    I12R3

    I22R3=[9/25],

    I1

    I2=[3/5].

    (2)当开关S1、S2都断开,变阻器的滑片在C点时,等效电路如图丙所示.

    U1

    U2=[3/2],

    R3+R1

    R1+RC=[3/2],

    ∴3R1+3RC=2R3+2R1

    2R3=R1+3RC①,

    电源两端电压一定,在甲、乙电路中,根据U=IR,

    I1(R3+RA)=I2(R3+R1),

    3RA=2R3+5R1②,

    电路消耗功率最大应为开关S1、S2都闭合,只有R3接入,如图丁所示,

    消耗功率最小应为R3、R1、滑动变阻器RA全部串联接入电路,如图戊所示,

    ∵电路总电压U一定,

    P最大

    P最小=

    U2

    R3

    U2

    R3+R1+RA=

    R3+R1+RA

    R3=[3/1],

    2R3=R1+RA③,

    根据①②③式,可得:R3=2RC

    在丙电路中,电流一定,

    点评:

    本题考点: 欧姆定律的应用;等效电路;电功率的计算.

    考点点评: 本题综合性很强,具有一定的难度,并且很有代表性,本题的思路:

    根据同一导体在不同电路中的功率关系,建立甲、乙过程的关系式,找到甲乙电路的电流之比.

    根据开关的闭合和断开,以及滑动变阻器滑片的移动画出三个过程的等效电路是此题的关键,

    根据不同过程的电源电压相等,建立甲、乙过程的关系式;

    根据同一个过程的电压之比,建立丙过程的关系式;

    根据电路的最大功率和最小功率之比,建立丁、戊关系式;

    不同过程的电阻不变,电源电压不变,联立方程,找出R3和RC的关系,

    根据串联电路的功率之比等于电阻之比,求出R3的电功率.

相关问题