分析 由電路分析可知,三個電阻串聯(lián),先畫出滑動變阻器接入電路中的電阻為RA和RB時的等效電路圖.
(1)知道電阻R1與滑動變阻器消耗的電功率之和以及電壓表示數(shù)之比,根據(jù)P=UI求出電路中的電流;
(2)根據(jù)P=I2R表示出兩圖中R2消耗的電功率之比,根據(jù)電阻R2消耗的電功率變化了0.75W得出等式得出圖乙中R2消耗的電功率即可求出電阻R2的阻值;
(3)根據(jù)歐姆定律表示出兩圖中電壓表的示數(shù)之比即可得出R1、RA、RB之間的關(guān)系,根據(jù)電源的電壓不變得出R1、RA、R2、RB之間的關(guān)系,然后結(jié)合R1、R2的比值求出R1、RA、RB的阻值,進一步求出電阻RB與R1的比值;
(4)根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律結(jié)合圖乙求出電源的電壓,當(dāng)滑動變阻器的滑片P在右端時,R1和R2串聯(lián),電路消耗功率最大,根據(jù)電阻的串聯(lián)和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路所消耗的最大電功率.
解答 解:當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為RA時,等效電路圖如圖甲所示;
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為RB時,等效電路圖如圖乙所示.
(1)因P1=U1I1,P2=U2I2,P1=P2,U1:U2=2:3,
所以,由P=UI可得:
$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}}{\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}}$=$\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}}$=$\frac{3}{2}$;
(2)由P=I2R可得,甲乙兩圖中電阻R2消耗的電功率之比:
$\frac{{P}_{R2}}{{P}_{R2}′}$=$\frac{{{I}_{1}}^{2}{R}_{2}}{{{I}_{2}}^{2}{R}_{2}}$=($\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$)2=($\frac{3}{2}$)2=$\frac{9}{4}$,
由電阻R2消耗的電功率變化了0.75W可得:
△PR2=PR2-PR2′=$\frac{9}{4}$PR2′-PR2′=$\frac{5}{4}$PR2′=0.75W,
解得:PR2′=0.6W,
則電阻R2的阻值:
R2=$\frac{{P}_{R2}′}{{{I}_{2}}^{2}}$=$\frac{0.6W}{(0.1A)^{2}}$=60Ω;
(3)因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,由I=$\frac{U}{R}$可得,兩電壓表的示數(shù)之比:
$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{I}_{1}({R}_{1}+{R}_{A})}{{I}_{2}({R}_{1}+{R}_{B})}$=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$×$\frac{{R}_{1}+{R}_{A}}{{R}_{1}+{R}_{B}}$=$\frac{3}{2}$×$\frac{{R}_{1}+{R}_{A}}{{R}_{1}+{R}_{B}}$=$\frac{2}{3}$,
整理可得:5R1+9RA=4RB-----------①
因電源的電壓不變,
所以,$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}+{R}_{B}+{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{A}+{R}_{2}}$=$\frac{3}{2}$,
整理可得:R1+3RA+R2=2RB--------------②
由題意可知,R1:R2=1:2----------③
由①②③式得:R1=30Ω,RB=60Ω,RA=10Ω,
則$\frac{{R}_{B}}{{R}_{1}}$=$\frac{60Ω}{30Ω}$=$\frac{2}{1}$;
(4)電源的電壓:
U=I2(R1+RB+R2)=0.1A×(30Ω+60Ω+60Ω)=15V,
當(dāng)滑動變阻器的滑片P在右端時,R1和R2串聯(lián),如圖丙所示,電路消耗功率最大,
則Pmax=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{(15V)^{2}}{30Ω+60Ω}$=2.5W.
答:(1)電流表的示數(shù)I1與I2的比值為3:2;
(2)電阻R2的阻值為60Ω;
(3)電阻RB與R1的比值為2:1;
(4)電路所消耗的最大電功率為2.5W.
點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,難點在于公式聯(lián)立求解上,很多同學(xué)最怕這種全是用字母代替的題目,不過只要能做到思路清晰是可以順利求解的.
科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 錘頭由于慣性繼續(xù)向下運動就會緊緊地套在錘柄上 | |
B. | 做慣性實驗時同體積的鐵球比同體積的塑料球好 | |
C. | 用刷子刷冰面可減小摩擦從而增大冰壺的慣性 | |
D. | 安全氣囊和安全帶可同時防止緊急剎車而對人體的傷害 |
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | A→b,B→c | B. | A→b,B→a | C. | A→a,B→b | D. | A→b,B→d |
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科目:初中物理 來源: 題型:解答題
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:解答題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 甲方法的結(jié)果偏大 | B. | 乙方法的結(jié)果偏大 | ||
C. | 兩種方法結(jié)果都偏大 | D. | 兩種方法結(jié)果都偏小 |
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